姓名：刘海峰，岳宗宇，郑尊清，王浒，唐青龙
性别：男
单位：天津大学
奖励：2023 年度中国内燃机学会科学技术奖一等奖
1、立项背景
低温燃烧是内燃机燃烧学领域前沿和热点问题，泛指燃烧温度低于氮氧化物（NOx）大量生成的临界温度2200 K以下的燃烧过程。以低温燃烧为代表的新一代内燃机燃烧理论与技术可降低传热和排气损失，改善热效率和实现超低 NOx和碳烟排放，被认为是一种全新的燃烧方式。内燃机作为成熟可靠的动力装置，广泛应用于国民经济和国防建设领域，其消耗我国石油总量的60%，也是温室气体和大气污染物的主要来源之一，通过低温燃烧提高热效率和降低排放对保证我国能源安全和社会可持续发展至关重要。但是，内燃机低温燃烧技术面临着燃烧反应速率难以控制的瓶颈问题，探明高效清洁低温燃烧反应速率的调控机制是研究的科学难题。
一方面，内燃机低温燃烧最初研究聚焦于均质压燃（HCCI），其混合气均匀分布，一旦内燃机负荷增大、缸内供给能量提高后，燃烧反应速率迅速增大，导致压升率过高，超过内燃机所能承受的机械负荷而造成机器损坏，因此制约了低温燃烧大负荷工况稳定运转。另一方面，当内燃机运转在小负荷工况时，燃烧温度本就较低，采用低温燃烧技术后，燃烧温度进一步降低，导致低温燃烧小负荷燃烧反应速率过低，发动机失火，因此制约了低温燃烧小负荷工况的稳定运转。如何有效调控低温燃烧反应速率，实现内燃机全工况范围下的高效清洁低温燃烧是研究的技术难题。
在国家基金、973课题、重大工程专项支持下，本项目聚焦于上述科学和技术难题，深入系统开展了内燃机分层低温燃烧理论与控制方法研究。首先发展了先进的分层燃烧激光诊断与计算分析方法，从缸内温度分层、浓度分层、活性分层三个维度出发，阐明了不同分层特征影响低温燃烧反应速率的机制。在此基础上提出了基于浓度、温度与活性分层协同的“喷射-工质-燃料”控制方法，实现了对低温燃烧反应速率有效控制和全工况范围高效清洁运转。完成了基于该创新原理的样机开发并将该控制方法成功应用于国产首台双燃料低速机开发，实现了理论创新向工程技术的转化。
2 详细技术内容
本项目历时10余年，针对内燃机低温燃烧技术面临的燃烧反应速率难以控制的瓶颈挑战，深入系统开展了内燃机分层低温燃烧理论与控制方法研究，取得了一批具有重要影响的学术成果和创新技术，整体思路和重要科学发现如图1所示。
2.1 重要科学发现描述
重要科学发现（一）: 提出了包含温度修正的浓度分层定量激光诊断方法以及燃料着火特性神经网络预测分析模型，发现了温度和浓度分层条件下多点自燃与火焰传播共存的燃烧新现象并构建了分层低温燃烧概念模型，阐明了非均质条件下浓度和温度分层对自燃着火及火焰发展历程的影响规律及工况范围拓展的机制。
学科分类：动力机械及工程；支撑材料：代表作1、2、3（附件1-3）；其他附件材料：大会报告邀请（附件9-11）。
为应对 HCCI 均质条件下低温燃烧反应速率控制难的挑战，国内外研究人员通过调整进气温度、进气压力、压缩比、气门正时等内燃机运行边界条件，可实现10%-40%部分负荷工况下的燃烧反应速率调控，无法解决均质条件其他负荷下的燃烧反应速率控制问题，制约了低温燃烧运行工况范围的拓展。随着研究不断深入，科研人员发现尽管理论上HCCI缸内混合气分布均匀，但实际发动机中受到传热、流动、结构参数等影响，燃油与空气的混合气分布并非均匀，即有些区域温度和浓度相对较高、有些区域相对较低，缸内温度和浓度分布存在分层。这种缸内理论均质与实际分层之间的差异导致实际HCCI发动机放热速率低于理论数值，表明分层是燃烧控制的重要技术途径。但是，国内外对混合气温度和浓度分层的燃烧机理认识不清，制约了分层低温燃烧控制技术的发展。
本项目自主研制了可视化的光学发动机，将先进激光诊断技术应用于内燃机复杂瞬变条件下的喷雾混合及燃烧测试，发展了包含温度修正的浓度分层定量测量方法（代表作1和3）；利用BP神经网络建立了多组分燃料着火特性预测模型，与传统化学动力学计算方法相比，在满足相同预测精度（99.96%）的条件下，实现计算效率的显著提升（四个数量级）（代表作2）；利用光学诊断与计算分析相结合的方法，针对温度分层和浓度分层条件下的内燃机低温燃烧过程开展了深入系统研究。
首先，研究发现与传统燃烧过程中湍流促进油气混合及加速火焰传播的作用机制相比，低温燃烧过程中湍流是一种全新作用机制，其通过改变缸内温度分层来影响着火及燃烧发展历程。将不同湍流运动参数与直接改变温度分层的参数（进气温度、冷却液温度等）相结合，发现不同温度分层影响燃烧发光强度和自燃着火时刻，但对大负荷下过快燃烧反应速率的抑制作用有限；在小负荷下实现更强的温度分层会导致局部温度较低、大量甲醛不能被氧化，缸内生成大量未完全燃烧的碳氢化合物和一氧化碳，发动机出现失火（代表作1）。研究阐明了温度分层对内燃机低温燃烧不同负荷下调控机理，为合理控制温度分层实现高效清洁低温燃烧提供了重要依据。
进一步耦合浓度分层研究发现，分层低温燃烧呈现出首先在高浓度区（当量比约 1.2）发生多点自燃着火，并依托各个自燃着火点形成火焰传播，随之又出现新的自燃点的复杂燃烧现象，这表明基于浓度分层的低温燃烧是多点自燃与火焰传播共存，从分层浓区向稀区发展的燃烧过程，是一种不同于传统内燃机燃烧过程的全新燃烧现象，如图 2所示。本研究基于浓度和温度分层的火焰发展速度为 55 m/s，小于公认的均质压燃HCCI多点自燃折算的火焰发展速度（一般大于 100 m/s），这说明浓度和温度分层降低了 HCCI 低温燃烧过快的燃烧反应速率，提高了燃烧可控度；但又大于传统均质点燃 10 m/s 的传播速度，更接近理论定容燃烧过程，热效率更高。同时，本项目不仅对高速摄像的火焰宏观特征进行分析，还从微观切片激光测量的甲醛生成消耗历程进一步证实了分层低温燃烧自燃与火焰传播共存的特征（代表作3）。这些发现阐明了分层低温燃烧实现高效可控燃烧过程的机制。基于此，本项目提出了火焰发展模式及放热特征的评价方法，构建了浓度分层低温燃烧概念模型，该模型纠正了国际上关于分层燃烧是分阶段自燃过程的认知，阐明了浓度和温度分层对自燃着火及火焰发展历程的影响机制及工况范围拓展的机理。
基于发现点一的创新工作，项目完成人受邀在2013年 SAE 2013 Vehicle Electronics and Powertrain Technologies Forum，2018年11th Engine Research Forum和2017年第3届全国青年燃烧学术会议做分层低温燃烧的大会报告（见附件9-11）。研究成果被瑞典两院院士Aldén教授评价为“阐明了分层对低温燃烧化学反应速率的影响机理，发现增大分层可有效的降低压力升高率、拓宽均质条件低温燃烧的运行工况范围”。
重要科学发现（二）:发展了活性、温度、浓度分层协同的低温燃烧理论框架，阐明了活性分层通过不同OH自由基生成消耗竞争关系对着火时刻和放热速率的调控机制，发现了增大燃料活性分层后放热规律由单峰向双峰转变、更有利于低温燃烧过程的调控，为合理控制分层状况实现高效清洁低温燃烧提供了重要理论依据。
学科分类：动力机械及工程；支撑材料：代表作4、5（附件4-5）；其他附件材料：大会报告邀请（附件12-13）。
改变温度和浓度分层程度尽管可以有效调控低温燃烧反应速率，但是内燃机热效率和排放此时强烈依赖边界条件，微小的EGR率等边界条件参数改变直接造成燃烧偏离高效清洁区域，因此仅靠温度和浓度分层很难实现内燃机全工况的可控高效清洁燃烧。
基于一台自主开发的多参数灵活可控的单缸试验发动机，本项目探究了燃料活性对低温燃烧着火及放热速率的作用规律。发现小负荷运行工况下高活性燃料更有利于稳定着火，而大负荷工况下低活性燃料更有利于燃烧放热速率的调控，随着工况负荷和进气增压的提高，燃料活性的调控作用逐渐减弱。研究结果阐明了低温燃烧着火与放热速率调控，在不同负荷工况下对燃料活性的需求存在差异（代表作4）。
通过气道喷射低活性燃料、缸内直喷高活性燃料的双燃料模式，进一步引入燃料活性分层，按照不同负荷下对燃料活性的需求进行燃烧反应速率调控，深入研究了不同活性分层对低温燃烧和排放的影响规律。研究发现与没有活性分层的条件相比，高活性燃料对低温燃烧的影响随着低活性燃料比例的增大而提高。不同活性分层的对比分析中发现，活性分层增大后，放热规律从低活性分层下的单峰放热转变为双峰放热过程，有效降低了燃烧过程中过快的反应速率。活性分层对滞燃期和燃烧反应速率影响显著的机理如下：气道喷射的低活性燃料不易发生氧化反应，只有较小比例经历低温氧化过程（RH→R·→ROO·→·QOOH→·OOQOOH →·U(OOH)2 → OH + Ketohydroperoxides (KHPs)），生成的 OH 活性自由基很少，导致整个反应体系活性低、自燃着火被抑制；当高活性燃料直喷进入缸内后，形成高活性区域、产生活性分层，高活性区的低温氧化过程生成大量 OH 基，反应体系活性升高，促进低活性区燃料消耗，产生大量HO2和H2O2，一旦反应体系温度升高到 1000 K以上，高浓度的 H2O2 快速分解并发生剧烈氧化反应，导致自燃着火发生，如图3所示（代表作5）。这些发现阐明了活性分层是通过不同OH活性自由基生成消耗的竞争机制去影响自燃着火时刻和燃烧放热规律，而通过缸内活性分层的调控可以实现对燃烧反应速率更灵活的调控，为合理控制活性、温度、浓度分层状况，实现高效清洁低温燃烧提供了重要理论依据。
基于发现点二的创新工作，项目完成人受邀在 2015 年 6th International Symposium on “Clean and High-Efficiency Combustion in Engines 和 2015 年 International Forum of Automotive Engine Researchers in Asia 做双燃料活性分层燃烧的大会报告（见附件 12-13）。研究成果被Energy Sources Part A主编Nizetic评价认为是“阐明了燃料活性分层对燃烧和排放的影响规律，发现选择不同的燃料活性分层有效提升了发动机性能”。
重要科学发现（三）: 提出了多次喷射策略、缸内工质参数、燃料活性特征三者综合调控的“喷射-工质-燃料”协同控制方法，实现了低温燃烧反应速率的有效调控，解决了低温燃烧小负荷燃烧稳定性差和大负荷燃烧速率过快的难题，提出的分层低温燃烧控制方法使发动机热效率达到国际领先水平并成功应用于国产首台双燃料低速机开发。
学科分类：动力机械及工程；支撑材料：代表作6、7、8（附件：6-8）；其他附件材料：大会报告邀请（附件14）、授权发明专利（附件15-18）、应用证明（附件19-20）。
发展先进的分层低温燃烧控制方法，是将燃烧理论研究应用于工程实践的关键核心问题。分层低温燃烧控制面临最大挑战是小负荷下燃烧稳定性差和大负荷下燃烧速率过快，难以实现全工况范围运行，制约了分层低温燃烧技术的应用。
本项目基于上述温度、浓度和活性分层对内燃机低温燃烧影响机理的创新发现，提出了内燃机低温燃烧的“喷射-工质-燃料”协同控制策略，有效控制了低温燃烧反应速率并实现了全工况范围的高效清洁运转，内燃机热效率较国际同期水平提升2%以上。主要的调控参数包括3个方面：多次喷射策略调节混合气浓度，‚废气再循环（EGR）、进气增压、进气温度调控工质参数，ƒ单燃料或双燃料控制燃料活性。
首先针对分层低温燃烧中多点自燃与火焰传播共存的复杂火焰模式给数值模拟计算带来的挑战，开发了基于网格映射的多模式燃烧计算模型，在满足计算精度的同时，显著降低了模型对于网格尺寸的依赖性和计算资源需求。与传统均质反应器模型相比计算效率提升4倍以上，为双燃料发动机特别是大缸径低速二冲程发动机的开发提供了高效的数值仿真工具，进而阐明了天然气和柴油两种不同燃料喷射策略对缸内活性、浓度和温度分层的影响规律（代表作6）。
在发动机燃烧控制技术方面，一方面，将分层低温燃烧基础研究发现的“自燃与火焰传播和燃烧放热规律调控机制”引入到大负荷拓展的控制方法中，创新提出了低活性燃料的分层控制策略，即通过预-主-后喷策略的浓度分层（喷射）、进气增压与EGR协同（工质）、低活性单一燃料或双燃料，三者进行耦合控制，有效调控燃烧反应速率，实现分层低温燃烧大负荷工况稳定运转（代表作7）。
另一方面，将分层低温燃烧基础研究发现的“小负荷应减少温度分层，高浓度区域率先自燃”应用于燃烧控制方法中，创新提出了基于残余废气提高缸内温度与基于喷油策略浓度分层的耦合控制策略，如图 4所示，即通过进气温度（工质）和喷油策略（喷射）两者耦合，使小负荷乃至怠速工况均可实现稳定的低温燃烧，解决了小负荷工况着火稳定性难题（代表作8）。
基于发现点三的创新工作，项目完成人受邀在2021年第七届机动车环境保护与监管技术国际研讨会做燃料与发动机协同降低碳排放和污染物排放的大会报告（附件 14）。授权国内发明专利4件：一种汽油直接压燃发动机的运行控制方法（专利号：ZL201710012722.2）（附件15）；压燃式发动机及其实现低温燃烧模式的方法（专利号：ZL201910353061.9）（附件 16）；一种具有可控冷却温度装置的发动机外置重整装置（专利号：ZL201711340514.1）（附件17）；基于滑阀控制的可变气门机构的控制方法（专利号：ZL202011225567.0）（附件18）。本项目提出的分层低温燃烧控制方法被Int J Engine Res主编Payri教授评价认为“提出了最优喷射策略、实现了对低温燃烧反应速率的有效控制”。与企业合作开发了低活性汽油燃料分层低温燃烧原理样机，热效率处于国际领先水平（本项目44.4%，同期文献报道最高 42%，见附件 19）；提出的分层低温燃烧控制方法成功应用于国产首台船用低速双燃料发动机（CX40DF）开发，填补了国内空白。该低速机采用天然气作为主要燃料，柴油作为引燃燃料。发动机研发中应用了本项目提出的混合气浓度分层和燃料活性分层燃烧理论与控制方法，有效解决了动态氧浓度控制技术和低排放预混燃烧关键技术难题，其中动态氧浓度控制技术是全球首次应用（附件 20）。
2.2 科学贡献和意义
本项目发展了先进的分层燃烧激光诊断与计算分析方法，从缸内温度分层、浓度分层、活性分层三个维度出发，阐明了不同分层特征影响低温燃烧反应速率的机制。在此基础上提出了基于浓度、温度与活性分层协同的“喷射-工质-燃料”控制方法，实现了对低温燃烧反应速率有效控制和发动机全工况范围高效清洁运转。
本项目在Combustion and Flame、Energy Conversion and Management等燃烧和能源领域顶级期刊发表论文33篇，被SCI他引2318次。8篇代表作被SCI他引522次，被来自39个国家的1066名同行广泛引用和评价，他引作者中包括美国、英国、瑞典、中国等国家院士10人，国际知名期刊主编、副主编以及国际重要学会会士50人，项目完成人中3位连续入选爱思唯尔发布的中国高被引学者、美国斯坦福大学发布的全球前2%顶尖科学家 “终身科学影响力排行榜榜单”。
本项目研究工作受到国内外广泛关注，项目完成人刘海峰受中国科学院院士何雅玲教授邀请，担任National Science Open杂志副主编；受加拿大两院院士Xianguo Li教授邀请，担任Frontiers in Thermal Engineering杂志副主编；受邀担任Energy Sources Part A: Recovery, Utilization and Environmental Effects (IF:2.902) 副主编。同时兼任Energy, Ecology and Environment (IF=4.4)；Energies (IF=3.2)；Frontiers in Mechanical Engineering (IF=2.3)；Frontiers in Heat and Mass Transfer (IF=1.8) 等多个国际SCI刊物编委，以及《内燃机工程》青年编委和《燃烧科学与技术》杂志秘书。项目完成人刘海峰担任第9届机动车环境保护与监管技术国际研讨会联合主席、The 4th International Conference on Energy and AI大会联合主席，以及多个国内外喷雾、燃烧、能源会议的分会主席；连续受邀参与撰写《中国节能与新能源汽车发展报告》等，有效提升了内燃机低温燃烧领域的学术影响力。
与企业合作开发了低活性汽油燃料分层低温燃烧原理样机，热效率处于国际领先水平（本项目44.4%，同期文献报道最高42%，见附件19）。提出的分层低温燃烧控制方法，成功应用于国产首台船用低速天然气-柴油双燃料发动机（CX40DF）开发，填补了国内空白（附件20）。低速机研发中应用了本项目提出的混合气浓度分层和燃料活性分层燃烧理论与控制方法，有效解决了动态氧浓度控制技术和低排放预混燃烧关键技术难题，其中动态氧浓度控制技术是全球首次应用，CCTV《朝闻天下》等一系列国内主流媒体均进行了报道。
2.3 代表作信息及客观评价
支撑材料：附件21，代表性引文的首页和引用页
针对重要科学发现（一）：
【代表作1】：Liu H, Zheng Z, Yao M, Zhang P, Zheng Z, He B, Qi Y. Influence of temperature and mixture stratification on HCCI combustion using chemiluminescence images and CFD analysis. APPLIED THERMAL ENGINEERING, 33-34:135-143, 2012.
【代表作2】：Cui Y, Liu H, Wang Q, Zheng Z, Wang H, Yue Z, Ming Z, Wen M, Feng L, Yao M. Investigation on the ignition delay prediction model of multi-component surrogates based on back propagation (BP) neural network. COMBUSTION AND FLAME, 237:11852, 2022.
【代表作3】：Tang Q, Liu H, Li M, Yao M, Li Z. Study on ignition and flame development in gasoline partially premixed combustion using multiple optical diagnostics. COMBUSTION AND FLAME, 177:98-108, 2017.
【代表作1-3】温度与浓度分层调控燃烧反应速率方面引用评价：
瑞典皇家科学院和工程院两院院士、隆德大学Marcus Aldén教授发表在燃烧领域顶级刊物Combustion and Flame论文评价认为“刘等人使用化学发光结合CFD分析研究了温度和浓度分层，揭示了温度分布特征对燃烧化学反应速率的影响机理”;并认为“光学诊断与化学反应动力学和CFD模拟相结合的方法可以更好地认知缸内燃烧现象”。引文出处：Combustion and Flame 162(2015): 3131-3139，代表性引文1，见附件21。
国际燃烧学会Hinshelwood Prize得主、英国帝国理工大学Stelios Rigopoulos教授在其近期发表的关于机器学习算法预测均质自燃过程的学术论文中引用本项目成果，认为“采用初始温度、压力与摩尔分数作为输入的BP神经网络模型成功预测了正庚烷、异辛烷、甲苯三组分混合物的滞燃期”。引文出处：Energy and AI 14 (2023): 100273，代表性引文2，见附件21。
中国工程院院士黄震教授发表在中国工程院院刊Frontiers in Energy论文认为“刘等人研究了缸内温度和浓度分层对燃烧的影响规律，发现合理调控缸内涡流运动、喷射策略和冷却水温度可以增大分层度，进而有效的降低压力升高率、拓宽低温燃烧运行工况范围”。引文出处:Frontiers in Energy 2016, 10(1): 14-28，代表性引文3，见附件21。
Applied Thermal Engineering 和SAE International Journal of Engines杂志副主编，澳大利亚新南威尔士大学Shawn Kook教授发表在能源和燃烧顶级刊物的多篇论文中多次引用本项目揭示的浓度分层机理解释其研究结果，并使用本项目提出的火焰发展模型和评价方法去计算火焰发展速度。例如Kook认为“本研究发现最初点火由浓混合气区域内多个自燃的火核诱发，着火强烈依赖混合气浓度分层和局部当量比分布，之后的火焰传播从自燃火核位置向稀混合气区域发展，浓度分层条件下的火焰发展速度介于火花点火和均质压燃之间”; 引文出处：Fuel 256 (2019) 115844。“通过对甲醛的生成和消耗过程的测试，阐明了自燃与火焰传播发生的机制与不同燃烧模式发生的条件”。引文出处：Combustion and Flame 233 (2021) 111620，代表性引文4-5，见附件21。
针对重要科学发现（二）：
【代表作4】:Liu H, Yao M, Zhang B, Zheng Z, Effects of inlet pressure and octane numbers on combustion and emissions of a homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine. ENERGY & FUELS, 22:2207-2215, 2008.
【代表作5】：Zheng Z, Xia M, Liu H, Wang X, Yao M, Experimental study on combustion and emissions of dual fuel RCCI mode fueled with biodiesel/n-butanol, biodiesel/2,5-dimethylfuran and biodiesel/ethanol. ENERGY, 148:824-838, 2018.
【代表作4-5】活性分层调控燃烧反应速率方面引用评价：
中国工程院院士黄震教授与美国工程院院士Dennis Assanis教授合作发表的多篇论文中多次引用本项目揭示的大负荷下分层机理解释其研究结果，“大负荷下进气增压对排放的影响规律与Liu等人开展的不同辛烷值燃料的低温燃烧过程相一致”。引文出处： Energy Fuels 24 (2010): 3517-3525; Fuel 99 (2012): 13-19, 代表性引文6-7，见附件21。
Energy Sources Part A 主编、Journal of Cleaner Production 和 Solar Energy 副主编 Sandro Nizetic 教授发表在国际能源学会会刊 Journal of the Energy Institute 论文多次引用认为本项目“通过气道喷射不同燃料，缸内直喷生物柴油，形成不同的活性分层，与没有活性分层相比，活性分层实现预混燃烧比例调控，燃烧持续期缩短，发动机热效率提升”；“气道低活性燃料喷射比例提高后，峰值放热率和压力升高率增大”。 引文出处：Journal of the Energy Institute 94 (2021) 360- 386，代表性引文8，见附件21。
International Journal of Engine Research前主编、SAE和ASME会士Reitz教授，印度理工学院Sahoo教授在其各自发表的发动机和能源领域顶级刊物的论文均引用认为本项目“探明了燃料活性分层对燃烧和排放的影响规律，发现三种不同活性分层状况下的燃烧和排放规律相似，通过选择不同的燃料活性分层实现了发动机性能和排放的优化”。引文出处:Energy 180 (2019) 893-902；International Journal of Engine Research 22 (2021) 2071-2106，代表性引文9-10，见附件21。
美国佐治亚南方大学可再生能源与发动机实验室主任、艾伦·E·保尔森讲席教授Valentin Soloiu 发表在能源顶刊Energy上的论文认为本项目“发现气道喷射比例，也就是不同的活性分层特征，不仅对燃烧压力产生影响，对排放也会产生显著影响；研究实现了缸内分层状况的优化，有效降低了压力升高率，解决了新型燃烧方式的燃烧速率过快导致的爆震问题”。引文出处: Energy 207 (2020) 118183，代表性引文11，见附件21。
针对重要科学发现（三）：
【代表作6】：Liu H, Li J, Wang J, Wu C, Liu B, Dong J, Liu T, Ye Y, Wang H, Yao M. Effects of injection strategies on low‐speed marine engines using the dual fuel of high‐pressure direct‐injection natural gas and diesel. ENERGY SCIENCE AND ENGINEERING, 7: 1994-2010, 2019.
【代表作7】：Liu H, Ma S, Zhang Z, Zheng Z, Yao M. Study of the control strategies on soot reduction under early-injection conditions on a diesel engine. FUEL, 139:472-481, 2015.
【代表作8】：Zheng Z, Yue L, Liu H, Zhu Y, Zhong X, Yao M. Effect of two-stage injection on combustion and emissions under high EGR rate on a diesel engine by fueling blends of diesel/gasoline, diesel/n-butanol, diesel/gasoline/n-butanol and pure diesel. ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT, 90:1-11, 2015.
【代表作6-8】“喷射-工质-燃料”协同控制实现全负荷拓展方面引用评价：
International Journal of Engine Research 主编、西班牙瓦伦西亚理工大学 Raul Payri 教授在热力学顶级刊物Applied Thermal Engineering 发表的文章中评价认为 “Liu 等人提出了新型燃烧方式汽油分层压燃的最优喷射策略，即基于预喷-主喷正时和油量的优化，实现了发动机更低的压力升高率和污染物排放”。引文出处：Applied Thermal Engineering 181 (2020) 115891，代表性引文12，见附件21。
Frontiers in Mechanical Engineering 副主编、瑞典隆德大学 Mattias Richter 教授发表在能源领域顶级刊物Energy 的文章中评价认为 “Liu 等人针对新型燃烧方式汽油分层压燃研究发现，采用较晚的预喷时刻和更低预喷量的控制策略可以实现燃烧速率的控制，即更低的最大压力升高率，同时保持更低的碳烟排放；进一步提出了一种自适应的多次喷射策略，在多缸发动机中实现了 44% 的峰值有效热效率，而且氮氧化物排放满足欧 6 法规标准”。引文出处：Energy 203 (2020) 117901，代表性引文13，见附件21。
印度理工学院Chaudhari教授发表在能源领域顶级刊物Fuel的论文多次引用申请人研究工作认为“温度分层和浓度分层控制方法改善了燃料蒸发和混合过程，导致滞燃期延长，为活性分层控制提供了更多准备时间，实现了对低温燃烧反应速率和燃烧相位的有效控制”; “低温燃烧发动机燃料活性的降低，导致最大压力升高率增大；通过早喷、EGR和高进气压力的协同控制实现了更低的污染物排放，进一步通过双燃料活性分层可以实现清洁燃烧”。引文出处：Fuel 310 (2022) 122163，代表性引文14，见附件21。
Applied Thermal Engineering 和SAE International Journal of Engines杂志副主编、国际燃烧学会会士、澳大利亚新南威尔士大学Shawn Kook教授，引用本项目研究成果，认为“双燃料模式成功实现了稳定燃烧以及灵活运行”，“采用较晚时刻的主喷和预喷形成的分层可以更好的控制燃烧稳定性和放热速率、抑制燃烧粗暴以及早燃现象”。引文出处：International Journal of Hydrogen Energy 48 (2023) 766-783。代表性引文15，见附件21。
3、主要技术创新点
（1）提出了不同分层条件下低温燃烧缸内定量激光诊断新方法，攻克了分层低温燃烧缸内温度分布、浓度分布和活性分布定量测量的难题，发现了分层条件下多点自燃与火焰传播共存的燃烧新现象，丰富发展了内燃机低温燃烧理论，为内燃机研发中混合气浓度、缸内温度和燃料活性的定量测量提供了高精度解决方案。
（2）构建了多组分燃料着火特性神经网络预测分析模型，开发了基于映射的多模式燃烧计算模型，打破了燃烧模拟精度与计算效率相互制约的技术瓶颈，对自燃与火焰传播并存的复杂燃烧过程计算效率提升超过4倍，为内燃机研发、尤其是大尺寸缸径发动机燃料活性分层下稳定燃烧与负荷拓展的定量预测与影响机制研究提供了高效工具。
（3）基于温度、浓度和活性分层对内燃机低温燃烧影响机理的创新发现，提出了内燃机低温燃烧的“喷射-工质-燃料”协同控制策略，解决了低温燃烧难以兼顾小负荷与大负荷燃烧控制的难题，实现了发动机低温燃烧全工况范围的高效清洁运转。应用该协同控制策略开发的分层低温燃烧样机，热效率达国际领先水平。
