亚琛工业大学可持续能源供应专业可以转机械专业吗

对于长距离行驶工况而言，合成燃料是一类充满吸引力的可用于降低CO2排放的解决方案。除了将甲醇作为单一燃料直接使用之外，也可考虑使用甲醇、乙醇、正丁醇和异丁醇与传统燃料的混合燃料作为内燃机燃料。为此，德国亚琛工业大学已在单缸汽油机上通过燃烧过程研究这些混合燃料和纯醇类燃料提高效率和降低有害物排放的潜力。

1 燃料具有不增加排放的自由度

巴黎气候保护协议规定了2015年降低CO2排放的目标，并在以后的几十年中应逐步显著降低CO2排放。交通领域对于有效实现能源转型起着决定性的作用，其所消耗的能源约占德国总能源的20%。即使通过减轻质量、提高发动机效率或者加速汽车电气化和混合动力化，由此持续不断地改善能源的利用效率，但是与1990年相比，温室气体排放并未得以显著减少，而且短期内的交通流量甚至还会进一步增加，因此降低CO2排放仍是举步维艰。在封闭碳循环中借助于可再生能源制取燃料的情况下，液态合成燃料为降低交通领域CO2排放提供了广阔的前景。除了长期降低下一代内燃机排放之外，此类燃料作为混合燃料的组成成分在现有公司车队中已能显著降低CO2、NOx和颗粒排放。

2 燃料特性

为了研究液态可再生燃料在汽油机轿车上的适用性，选择了3种醇类燃料作为混合燃料的组成成分：甲醇、乙醇和丁醇，而将研究法辛烷值（RON）为94的不含氧的汽油作为基础燃料。这些醇类的纯组分以3%～40%的份额与基础燃料进行混合，从而总共确定了10种混合燃料，其特性列于图1中，其目标是用这10种混合燃料需满足RON＞101的要求。E20和E25为来自巴西的含乙醇燃料。M15E5是一种由ENI和FCA公司开发的A20燃料，它含有15%甲烷和5%乙醇。所有这10种混合燃料的低热值约为39 MJ/kg，且几乎保持恒定不变。与基础燃料相比，纯粹的醇类呈现出明显较低的热值，这归因于较高的含氧量，而甲醇、乙醇和正丁醇和异丁醇却具有比基础燃料明显更高的抗爆性。正是在高负荷工况下，较高的蒸发焓起到了显著作用，与基础燃料相比，2种丁醇组分的蒸发焓要高出2倍，乙醇的蒸发焓要高出3倍，而甲醇的蒸发焓甚至要高出6倍，但是在冷起动状况下较高的蒸发焓就显得不胜其弊了。无论是甲醇和乙醇还是正丁醇和异丁醇都具有比基础燃料更高的空气需求、更低的比热值、更低的蒸汽压和更高的蒸发焓，在较低的进气空气温度和冷起动条件下会导致不良的混合气形成。此外，对于选择混合组分而言，沸点温度是一个重要的需求，因为沸点温度超过100 ℃可能使燃料掺入机油而导致机油稀释，因此需确保在90℃的运行温度下掺入到机油中的燃料能充分蒸发，沸点温度为118 ℃的正丁醇组分不进行试验，而沸点温度为108 ℃的异丁醇与基础燃料的混合比例至多为40%。

3 试验研究载体

在单缸试验发动机上进行基础试验研究。单缸试验发动机上的增压是由外部增压机组实现的，完全能达到0.35 MPa的最大增压压力。借助于排气管路中的一个背压阀，在节流运行时压力能被调节到0.1 013MPa，而在增压运行时排气歧管中的压力被提升到与进气管中相近的数值。进气空气温度被调节至25 ℃。这种单缸试验发动机能通过活塞的几何形状被调整到不同的压缩比。为了利用含醇燃料的高抗爆性并达到最高的发动机效率，将压缩比设定为13.0。坚固的曲柄连杆机构允许气缸最高平均压力高达17.0 MPa，由此考虑到了所期望的高峰值压力，特别是考虑到了在使用含醇燃料时应具有足够的安全性。此外，这种单缸试验发动机具有分开的进气道，其能达到较高的滚流强度，从而获得良好的混合气形成。火花塞及喷油器均布置在气缸中央，其中火花塞布置于排气门之间，而喷油器则布置于进气门之间（图2）。

采用6孔电磁阀式喷油器以高达20MPa的喷油压力进行燃油喷射。为了进行废气测量从排气歧管提取部分体积流量的废气，并借助于下列测量系统来分析废气成分：

碳氢化合物（HC）：火焰电离分析仪（Rosemout NGA 2000）；

氧（O2）：顺磁式氧分析仪（Rosemout NGA 2000）；

一氧化碳（CO）：红外线气体分析仪（Rosemout NGA 2000）；

二氧化碳（CO）：红外线气体分析仪（Rosemout NGA 2000）；

氮氧化物（NOx）：化学荧光分析仪（Eco Physics 700 EL ht）。

为了测定碳烟排放，通过背压节流阀在0.1013 MPa压力水平下提取部分体积废气，并引至烟度仪（AVL?415s），用博世（FSN）黑烟度定量测量烟度。单缸试验发动机燃油系统中应用的密封件均由聚四氟乙烯（PTFE）和全氟醚橡胶（FFKM）制成的，这些材料与试验燃料接触时不会发生膨胀，而对于三元乙丙橡胶（EPDM）、氟橡胶（FKM）和丁晴橡胶（NBR），在前述工作中就已查明该类材料难以发生膨胀。

4?单缸试验发动机的试验结果

试验研究的目标是确定所选定的10种混合燃料以及基准燃料和纯甲醇的效率和废气排放的特性。基础试验包括化学计量比部分负荷和全负荷运行、借助于废气再循环（EGR）稀释充量、过量空气以及催化转化器加热和机油稀释。下文示范性地介绍了负荷变化和催化转化器加热的试验结果。

图3示出了根据可达到的50% 燃料转换点，在2 500 r/min转速下2种不同负荷工况点时的各种不同燃料的抗爆性。为了评价混合燃料，应用常规的RON 98燃料作为基准燃料，其采用与混合燃料相同的压缩比13.0进行试验。当50% 转换点能在最佳燃烧重心位置点火上止点后7～8°CA范围内实现时，燃料即已显示出较高的抗爆性，随之可达到尽可能高的效率。如图3所示，在平均指示压力pmi=1.2 MPa的负荷工况下没有哪种燃料会受到爆震限制。因为基准燃料采用与混合燃料相同的压缩比进行试验，采用混合燃料的效率仅能提高1%，因而其并非是决定性因素，其中甲醇的效率明显比基准燃料提高了7%，这一方面是由于层状火焰传播速度较高，从而缩短了着火滞后和燃烧持续时间的结果，但是更重要的是较高的蒸发焓带来的效果，由此得到的更低的气体温度并减小了压缩功和壁面热损失。混合燃料之间的差异同样也是由不同的蒸发焓所造成的。因为NOx的形成是由燃烧室中的气体温度所引起的，与基准燃料相比，4种组分因绝热火焰温度较低而产生较低的NOx排放，再与较高的蒸发焓相结合，特别是甲醇，以此能使NOx排放显著降低。混合燃料较大的汽化冷却作用使燃烧温度有所降低，并加剧了不完全燃烧增现象的出现，从而导致了HC排放略有增加。当然，与混合燃料相比，甲醇因其含碳量减少了56% 以及层状火焰较高的传播速度而使HC排放明显降低。

在pmi?=1.8 MPa的负荷工况下，混合燃料因具有较高的抗爆性而提高了效率。采用RON98基准燃料运行时可达到的最大负荷为pmi?=1.8 MPa，50% 转换点位于点火上止点后28°CA，然而10种混合燃料的50% 转换点位于点火上止点后14～18°CA。10种混合燃料具有的最大pmi可达2.4～2.7 MPa，其中轻微的差异可归因于不同的辛烷值和蒸发焓，与基准燃料相比，这就导致了使用M3E20燃料时效率提高12.6%，而在甲醇情况下效率甚至能提高23.5%，因为纯组分即使在pmi=1.8 MPa时仍能达到点火上止点后7.6°CA的最佳燃烧重心位置。尽管2B40和iB40混合燃料的正丁醇和异丁醇40%的混合份额相对较高，但是因RON和蒸发焓比甲醇和乙醇低，其效率仅能提高11%。在相同的醇类含量20%的情况下，E20、M15E5和M5E15混合燃料都达到了使用M15E5时的最高效率，因为M15E5混合燃料中的甲醇含量是最高的。

为了评价在发动机冷起动边界条件下的混合气形成，除了在2 500 r/min的转速下调整负荷之外，所有10种混合燃料和基准燃料以及甲醇的试验还在1 200 r/min和pmi=0.3 MPa典型的催化转化器加热的运行工况点进行。作为边界条件发动机机油温度和冷却水温度被调整到30 ℃。此外，将相同的点火时刻（ZZP）、相同的喷油始点（EB）以及具有恒定喷油持续时间（ti2）的与点火相关的喷油作为试验的基础，如图4所示。甲醇的燃烧持续期导致了良好的燃烧稳定性，其平均指示压力变化系数（COVpmi）较小，而正丁醇含量较高（分别为15%和40%）的混合燃料则显示出稍高的COVpmi、略高的HC排放和较长的燃烧持续期，这与组分的沸点较高有关。在采用甲醇的情况下，因其蒸发焓高、蒸汽压低、空气需求量较少以及由此引起的需求燃料的体积提高而出现明显的气缸壁面润湿现象，因而在排气阶段期间甲醇就从气缸壁面上的机油膜部分解出来，直接导致HC排放有所增加。与基准燃料相比，由于混合燃料的蒸发冷却作用要高出约21%，因而能降低NOx排放。尽管混合燃料的蒸发冷却作用有所提高并由此降低了废气温度，但是在燃烧稳定性有所恶化的情况下，仍有足够的废气热流量以确保COVpmi。

甲醇的燃烧明显更为稳定，当然其仅能获得2 kJ/s以及相对较小的废气热流量。因为甲醇在点火上止点后25°CA点火时刻时的废气热流量处于与基准燃料和混合燃料在点火上止点后15°CA点火时刻时的相同水平上，因此基于废气热流量的增加与点火时刻之间的线性关系，随着点火角的进一步调整，废气热流量就能达到约3 kJ/s。

5 结论和展望

在直喷式单缸试验发动机上已对10种含有甲醇、乙醇、正丁醇和异丁醇的汽油机混合燃料以及纯甲醇进行了热力学试验研究。所进行的试验研究表明，甲醇提供了提高效率和降低NOx排放的巨大潜力。在高负荷时，与RON98基准燃料相比，使用混合燃料在相同的压缩比情况下能使效率提高12.6%，而甲醇甚至能使效率提高达23.5%。甲醇将较高的蒸发焓与较高的层状火焰传播速度相结合，能在高负荷和冷起动条件下提高抗爆性和燃烧稳定性。含有丁醇的混合燃料的热值比甲醇和乙醇的热值更高，当然其抗爆性仍略逊一筹。此外，较高的沸点温度会提高冷起动条件时的HC排放。鉴于EGR兼容性和稀薄燃烧过程，期望使用混合燃料和纯组分燃料以进一步提高效率和降低废气排放。在使用甲醇运行时，因其较好的抗爆性而有望进一步提高压缩比。除了在NOx排放方面的优势之外，随着醇类含量的增加，HC排放仍具有挑战，特别是在冷起动的工况下。

作者：[德]C.WOUTERS等

整理：范明强

编辑：伍赛特

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

亚琛工大回国就业很好。

亚琛工大也就是亚琛工业大学，是德国最大的理工大学之一，也是欧洲著名的理工大学，可以算是德国的一所精英大学。亚琛工大的工科在德国一直名列前茅，而德国的工科很强也是众所周知的事了吧。（害 也是我在一个被学姐安利的公众号了解到的，我记得有很多各个院校与专业的详细介绍，还有就业相关的指导，哎呀天耶我记得我就业的时候还挖掘了他的一个隐藏功能 免费做了留学生的职业测评，简直了）德国亚琛算是德国最好的理工院校之一吧,材料系也是相当好,奔驰、宝马都有对该系赞助，而且德国2011年。

开始就免除了硕士研究生的学费,每年交200欧的注册费就可以了.在亚琛,生活费用也不高.亚琛跟国内很多高校有联合计划,比如北科大、清华等等。

顶尖水平的强。

亚琛工业大学（德语：Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen，英语：RWTH Aachen University），创建于1870年，坐落于德国亚琛，专注于工程技术领域的人才培养和学术研究，在工科领域享有极高的声誉，是欧洲顶尖理工大学。

RWTH是欧洲顶尖工科院校IDEA联盟战略成员，也是11所德国精英大学之一、德国理工大学联盟（TU9）成员。 亚琛工业大学也是每届都入选德国精英大学计划的大学之一。

根据2021年QS世界工程技术大学排名，其位居世界第43位，欧陆第8位。

其中细分学科机械&航空航天工程（18），采矿工程（21），电气与电子工程（35），化学工程（38），材料科学（41），统计与运筹学（49），化学（54），土木工程（72），建筑学（73），计算机科学（80），数学（93）。

因其突出的学术研究，微软、福特、爱立信、飞利浦、联合技术等国际巨头都在亚琛建立了分部。亚琛工大的校友同样出众。

包括学术界航空航天奇才冯·卡门、中国科学院前院长路甬祥、教育部副部长韦钰、清华大学前校长王大中，工业界西门子、保时捷、宝马、奥迪、宾利企业总裁等都是毕业于该校。学校自创建以来产生过6位诺贝尔奖得主，10位莱布尼茨奖得主。

亚琛工业大学位列2022QS世界大学排名第165位 ；2021泰晤士高等教育世界大学排名第107位；2020QS毕业生就业竞争力排名世界第63位。

以上内容参考 百度百科——亚琛工业大学

学校概况

亚琛工业大学位于北莱茵-威斯特法伦州，全称为Rheinisch-Westfaelische Technische Hochschule Aachen。又译作亚琛工业大学、亚琛科技大学）成立于1870年，是欧洲最负盛名的理工科大学之一，也是欧洲著名理工科大学联盟IDEA 联盟的成员之一（其余为帝国理工学院，代尔夫特理工大学，苏黎世联邦理工学院，巴黎高科），德国TU9大学的联盟的成员之一，目前学校有学生3.5万余人，包括4368名外国留学生、教授322名。另外还有260个附属研究所展示了这个大学雄厚的科研实力。

一流的教育水平造就了一流的学校，现在许多外国著名公司如爱立信、福特、飞利浦、联合科技等都在亚琛建立了分部，三菱也在亚琛附近建立了它的欧洲半导体中心以吸收人才，微软的德国研究院也设在亚琛。2007年10月19日，德国第二轮“精英大学”评选最终揭晓，亚琛工业大学成为德国九所精英大学之一。

学校现设有数学-信息-自然科学学院、建筑学学院、土木工程学院、机械工程学院、地质资源和材料工程学院、电子工程和信息技术学院、文学院、经济学院、医学院十大学院。设有近百个专业，这些专业都以理工硕士、文科硕士或国家统一测试结业。另有多种深造或补充专业课程、学位后课程以及各种学习项目，为求学者提供了继续深造的机会。亚琛工业大学的科目表几乎复盖了所有老牌大学可以提供的专业。50%左右的学生选择了技术工程专业，如机械制造、电子等；18%左右的学生选择理科专业，数学、物理等；余下的学生则各有10%在文科系、经济系或医学专业就读。

目前，亚琛工业大学在校学生达到了35000余名，工作人员10000多名(其中约1900名科技工作人员，6000名非科技工作人员，1000名左右实习或培训人员和1500名中间工作者)，图书馆藏书100余万册。目前，社会实践、专业间合作和国际性是大学260多所试验所、教体、研究创新机构及管理中心的宗旨。通过参加各种活动，学生们也可以领略到这一点。作为偏重实践性的大学，地处荷兰，德国，比利时交界处，欧洲地理中心的亚琛工业大学在最近几十年中渐渐发展为亚琛市及周围地区的一大经济中心。2009年预算近9亿欧元，绝大多数经费来自于工业界赞助。为了适应当前国际需要，亚琛工业大学在坚持以往一贯传统的同时，新开了一批硕士学位专业(Masterstudiengang)，使大学在国际竞争中保持优势。不仅吸引了德国最优秀的中学别业生，而且吸引着来自世界上100多个国家的留学生，在该校就读的外国学生及外国科研工作者达4000余名，他们来自全世界100多个国家。亚琛工业大学与世界上70多个大学建立了校际合作关系。亚琛工业大学的科目表几乎复盖了所有老牌大学可以提供的专业。50%左右的学生选择了技术工程专业，如机械制造、电子等；18%左右的学生选择理科专业，数学、物理等；余下的学生则各有10%在文科系、经济系或医学专业就读。

与亚琛工业大学合作的中国大学

1. 北京科技大学 (自1979年开始合作)

2. 北京清华大学 (自1993年开始合作)

3. 大连理工大学 (自1986年开始合作)

4. 杭州浙江大学 (自1986年开始合作)

5. 南京大学 (自1984年开始合作)

6. 天津大学 (自1987年开始合作)

7 同济大学 （自1989年开始合作）

8. 中国矿业大学 （自2009年开始合作 ）

亚琛工业大学位于德国北莱茵威斯特法伦州的亚琛市，简称RWTH。成立于1870年的亚琛工业大学，是众多国内外顶级学术联盟的成员。亚琛工业大学是11所“德国精英大学”之一，欧洲著名理工科大学联盟IDEA联盟的成员之一，德国TU9工科大学联盟，TIME欧洲顶尖工业管理者高校联盟德国7所高校之一。学校现设有数学-信息-自然科学学院、建筑学学院、土木工程学院、机械工程学院、地质资源和材料工程学院、电气工程和信息技术学院、文学院、经济学院、医学院九大学院。设有一百多个专业，这些专业都以理工硕士、文科硕士或国家统一测试结业。另有多种深造或补充专业课程、学位后课程以及各种学习项目，为求学者提供了继续深造的机会。