HCCI燃烧技术在直喷式柴油机上应用的试验研究

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在直喷式柴油机上进行HCCI新概念燃烧的探索研究

天平重量法
北京医用天平厂
数据采集系统ＡＶＬ６０燃烧分析仪奥地利ＡＶＬ公司２排气烟度计排气分析仪Ｆ－０ＱＤ１２ＡＶＬ００４０温州仪器仪表厂奥地利ＡＶＬ公司
燃烧室形状对组织混合气形成和燃烧具有重要作用。提高燃烧室内的油气混合速率和油气为
ｌ试验装置
试验用单缸四气门１５柴油机主要技术参数３
如表１示。中喷油器采用中心垂直布置方式。所其
试验中使用的主要测试仪器见表２。
表１主要技术参数
Ｔａ．Ｇｅｅａｅｈｉａｐｃｆａｉｎｂ１ｎｒｌｃｎｃｌｅｉｉｔｓｔｓｃｏ
火（ｏｏｅｅｕｈｒｅｃｍｒｓｉｎｉｉｏ，Ｃ）燃烧的多种途径进行了对比试验。果表明：用伞喷ｈｍｇｎｏｓｃａｇｏｐｅｓｎｔｎＨＣＩｏｇｉ结应
油嘴有效促进了着火前缸内均质预混合气的形成，有进一步在小排量增压中冷、压电喷柴油机上推广的具高潜力；通过燃料设计可控制着火在上止点附近并提高燃烧速率，利于实现高效、排放的近似等压预混合燃有低烧方式。
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第６第１期卷
２００７年３月
热科学与技术
ＪｕｎｌｏｅｍａｃｅｃｎｃｎｌｇｏｒａｆＴｈｒｌｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＳ

内燃机HCCI及PCCI燃烧方式研究综述

3 内燃机 PCCI 燃烧方式及其特点
在内燃机实际运用过程中袁通常很难实现 HCCI 燃烧袁而预混充量压缩点火渊PCCI冤燃烧方式则较容易实现遥
PCCI 方式通常在进气或压缩过程早期向进气管或气缸先行喷射部分燃油袁使供油量在 10%耀70%的循环油量之间变化袁而在压缩上止点附近向气缸进行自行喷射遥其主喷射之前的混合气较稀袁无法着火曰而在主喷射之后袁混合气浓度提升袁当缸内混合气达到自燃温度袁会导致着火燃烧袁影响其性能的两个主要参数为预混合燃油量及主喷射定时遥
程遥通常而言袁在高负荷时采用 HCCI 燃烧方式容易导致汽
油机的爆燃现象遥因此可采用两种燃烧方式的组合袁在启动及高负荷时采用传统的点燃方式或压燃方式袁而在中低负荷及怠速工况则以 HCCI 方式工作遥以此在部分负荷和怠速工况下可获得类似于汽油机的功率输出以及柴油机的较好经济性袁同时 PM 与 NO的新式燃烧方式遥关键词内燃机 HCCI PCCI 燃烧汽油机柴油机
中图分类号院TM31
文献标识码院A
文章编号院1672-9064(2019)园1原010原03
热力发动机是将热能转换为机械功的一类常见动力机械咱1暂袁内燃机则是生活中最为常见的热机袁在交通运输尧工程建设尧农业生产及发电领域起着重要作用咱2暂遥
HCCI 燃烧方式的 NOx 排放可比传统内燃机减少达 90%耀98%袁NOx 排放会随着负荷的增加而增加袁因此仅适合于中低负荷工况袁HCCI 的 PM 烟度排放均比较低袁HC 和 CO 的排放通常比传统内燃机更高袁因为稀混合气和高 EGR 率会使燃烧温度降低袁不利于 HC 及 CO 的完全燃烧咱11暂遥
2 HCCI 燃烧方式对内燃机性能的影响

乙醇燃料HCCI-SI双燃烧模式发动机性能的试验研究

Ｊｎ２０ａ．０７
文章编号：６３１９２０）１００－４１７．５Ｘ（０７０－０１．－０
乙醇燃料ＨＣＩＩＣ — 双燃烧模式发动机性能的试验研究Ｓ
郭英男，彭亚平谭满志刘爽李华张人杰李孟华２，，，，，
负荷的越小，混合气变得更稀，内燃烧温度进一步降低，Ｏｘ的降低幅度越大。但在整个负荷变化范围内Ｃ缸ＮＯ和ＨＣ的排放都比较 Nhomakorabea高。
关键词：乙醇；双燃烧模式；性能；排放中图分类号：７．＋４Ｕ４４１＋４Ｕ４３１；６．１
．
０Ｉｔｏｃｉｎｒｄｕｔ￣ｏｎ
Ａｌｎｔｈｅｅｏｍｅｔｏｃｎｍｙｔｅｏｇｗｉｈｔｅｄｖｌｐｎｆｅｏｏ，ｈ
ｐｏｌｆｅｅｇｏｓｒａｉｎａｄｎｉｎｎａｒｂｅｍｓｏｎｒｙｃｎｅｖｔｎｅｖｒｍｅｔｌｏｏｐｏｅｔｎｈｖｅｏｒｎｒｍｐｒａｔｒｔｃｏａｅｂｃｍｅｍｏｅａｄｍｏｅｉｏｔｎ．ｉ
ＴｈｔａｏｅｅｈｎｌＨＣＣＩｃｍｂｓｉｎｈｓｂｅｃｉｖｄｏｕｔａｅｎａｈｅｅｏ
ｉｕｌｄｅｅｇｎｔａｔｔｅｍｏｍａａｅｅｔｎａｄａｍｏｎｉｅｗｈｆｓ－ｈｒｎｇｍｎＩｉ
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第２６卷第１期
Ｖ０．６．１２Ｎｏ．１

缸内直喷汽油机SI_HCCI_SI燃烧模式切换的研究

第25卷(2007)第3期内　燃　机　学　报Tran s acti on s of CS I CEVol .25(2007)No .3　文章编号:100020909(2007)0320229206252037　缸内直喷汽油机S I 2HCC I 2S I 燃烧模式切换的研究收稿日期:2006208211;修回日期:2006212207。

基金项目:国家重点基础研究规划项目(2001CB209204)。

作者简介:田国弘,博士研究生,E 2mail:tgh02@mails .tsinghua .edu .cn 。

田国弘,王　志,葛强强,王建昕,帅石金(清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084)摘要:双燃烧模式是车用均质混合气压缩着火(HCC I )发动机理想的运行策略,即在中小负荷下使用HCC I 燃烧模式,而在大负荷和高转速下过渡到传统的火花点火(SI )燃烧或柴油机燃烧模式运行。

采用可变配气和缸内直喷技术,在一个发动机循环内改变配气策略和喷油策略,实现从SI 模式所要求的常规火花点火配气相位向HCC I 模式要求的负阀重叠配气相位的跳变,配合缸内直喷策略的调整,实现SI 模式和HCC I 模式间的切换。

通过分步切换的策略,可以提高切换过程的稳定性。

燃烧模式切换可在一个发动机工作循环内完成,切换过程平稳迅速可靠,无失火和爆震等异常燃烧现象的发生。

关键词:HCC I ;缸内直喷;模式切换中图分类号:TK401 文献标志码:AStudy of S I 2HCC I 2S IM ode Sw itch i n g i n a GD I Eng i n eT I AN Guo 2hong,W ANG Zh i ,GE Q i a ng 2q i a ng,W ANG J i a n 2x i n ,SHUA I Sh i 2ji n(State Key Laborat ory of Aut omotive Safety and Energy,Tsinghua University,Beijing 100084,China )Abstract :T wo 2mode operati on engine is considered as an ideal operation strategy for HCC I engine .In low and m iddle l oad,the engine operates on HCC Imode,while in high load and high s peed,the engine mode s witches into the SI mode for gas oline engine and /or C I mode for diesel engine .By stepped s witch,the stabilized s witching p rocess can be obtained .W ith t wo 2stage cam p r ofile,the cam shifting can be comp le 2ted within one engine cycle,that is,fr om nor mal cam p r ofile for SI mode t o Negative Valve Overlap (NVO )p rofile for HCC I mode,or backwards .Matching with the adjust ment of injection strategies,the SI/HCC I mode s witching was realized .Experi mental operati on showed that the combustion mode s witching could be comp leted within one cycle .S mooth,rap id and reliable s witching p r ocesses were realized without abnor mal combusti on such as knocking and m isfiring .Keywords :Homogeneous charge comp ressi on igniti on;Gas oline direct injecti on;Mode s witching引言均质混合气压缩着火(HCC I )具有低燃油消耗率,超低排放,燃烧稳定等优点,同时也面临燃烧难以控制,负荷难于拓展的困难。

二甲醚自由活塞HCCI发动机工作过程的仿真研究的开题报告

二甲醚自由活塞HCCI发动机工作过程的仿真研究的开题报告一、研究背景自由活塞发动机是一种独特的发动机结构，其特点是没有连杆和曲轴，活塞直接与传动机构相连。

该结构的优点在于其可以实现高效率、高功率输出以及低排放。

近年来，随着环保和节能要求的提高，HCCI （Homogeneous Charge Compression Ignition，均质混合气压缩点火）技术得到了广泛关注。

HCCI技术是将混合气压缩到火花点火的自然自燃点，从而实现高效率低排放。

由于HCCI技术需要严格控制混合气的燃烧过程，因此需要对发动机的工作过程进行深入研究。

本研究将以二甲醚为燃料，研究自由活塞HCCI发动机的工作过程。

二、研究目的本研究旨在通过数值仿真的方法，研究二甲醚自由活塞HCCI发动机工作过程，探究其燃烧过程、排放特性等问题，并分析影响发动机性能的因素，为HCCI技术的发展做出贡献。

三、研究方法本研究将采用基于AVL BOOST平台的数值仿真方法，建立二甲醚自由活塞HCCI发动机数学模型，模拟发动机的工作过程。

具体而言，研究将围绕以下方面进行：1. 建立二甲醚自由活塞HCCI发动机数学模型。

在模型中，将考虑发动机的几何结构、工作流程、燃料喷射、燃烧过程等因素，并通过实验数据对模型进行验证。

2. 分析发动机的燃烧过程。

采用数值模拟方法，研究发动机喷射过程、混合气的形成和燃烧过程等关键问题，探究发动机的最优工作参数。

3. 分析发动机的排放特性。

针对发动机的排放问题，研究其不同工作参数对排放物的影响，并进一步寻找排放物减少的途径。

四、预期成果通过本研究，可以得到二甲醚自由活塞HCCI发动机的数值模拟结果，对二甲醚在HCCI发动机中的应用和发动机性能的优化有着一定的研究价值。

同时，研究还可以为HCCI技术的发展和完善提供参考和借鉴。

均质压燃(HCCI)燃烧技术的研究现状与展望

均质压燃（HCCI）燃烧技术的研究现状与展望均质压燃（HCCI）是一种全新的燃烧模式，它是预混均质可燃混合气在压缩行程中温度升高达到自燃点后自燃的燃烧模式。

作者主要阐述了均质压燃（HCCI）燃烧技术的概念与特点、当前研究所面临的难题和研究所取得的主要进展。

标签：均质压燃；低温燃烧；燃料改质引言当前，全球汽车保有量不断增加，然而能源日趋匮乏，排放法规越来越严重，因此内燃机的节能减排技术不得不受到重视，研发节能、清洁和高效的内燃机也具有更为重要的意义。

但是，现有的汽油机和柴油机仍然不能同时符合我们在经济性与排放性方面的需求。

均质压燃（HCCI，Homogeneous Charge Compression Ignition）作为一种全新的燃烧技术，有别于现有汽油机的点燃式与现有柴油机的压燃式，它兼具现有汽油机均质燃烧与现有柴油机压燃点燃的优点，能够提高发动机的动力性和经济性，同时大大降低发动机NOx和碳烟的排放。

1 HCCI燃烧技术的概念与特点从内燃机被发明以来，内燃机的点火方式有两种类型：一种是柴油机的压燃点燃方式；另一种是汽油机的点燃燃烧方式。

因为柴油机的热效率高，动力性好，可靠性高，常常被用在动力机械上，例如工程机械、载重货车等。

同时，汽油机凭借其构造简单、体积小、重量轻、转速高、振动噪声小等优点占领了大多数的乘用车市场，尤其是小轿车上多半配置的是汽油机。

因为人们对汽车的依赖性越来越高，全球汽车的保有量不断增加，环境也日趋恶化，能源越来越紧张，迫使人们不断地改进柴油机与汽油机的性能，同时积极地寻找更为清洁环保的发动机燃料。

在对这些新型清洁环保的发动机燃料研究时，研发人员使用了一些汽油机和柴油机比较完善的技术。

比如，尝试在柴油机中使用燃点较高的醇类燃料；为了让醇类燃料在汽油机中稳定燃烧，把汽油机的压缩比增加到11～13。

其中最为大胆和最有创新性的研究是結合柴油机和汽油机的优点，最后建立一种崭新的燃烧模式——均质充量压缩燃烧，即均质压燃（HCCI）。

正庚烷_柴油双燃料复合HCCI燃烧的试验研究(1)

第42卷第1期 2008年1月上海交通大学学报JOU RN AL O F SH AN G HA I JIA OT O N G U N IV ERSIT YVol.42No.1 J an.2008收稿日期:2007 01 08基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2007C B210007);上海市自然科学基金资助项目(06ZR14045)作者简介:马骏骏(1980 ),男,江苏无锡人,博士生,主要从事内燃机燃烧与排放控制的研究.黄震(联系人),男,教授,博士生导师,电话(T el.):021 ********;E mail:z h uan g@.文章编号:1006 2467(2008)01 0095 06正庚烷/柴油双燃料复合H CCI 燃烧的试验研究马骏骏, 吕兴才, 吉丽斌, 黄震(上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室,上海200240)摘要:通过在进气道预喷正庚烷,在上止点前缸内直喷柴油压燃,试验研究了不同预混合比例和不同负荷下的正庚烷/柴油双燃料复合H CCI 燃烧和排放特性.结果表明:复合H CCI 的热效率和原机柴油直喷压燃模式相当,并且可以在全负荷范围内有效降低原机的NO x 排放,在大负荷时采用较小的预混合率还可以同时降低碳烟排放;与常规H CCI 相比,显著降低了H C 排放,同时在中低负荷对降低CO 排放也有明显效果.关键词:均质压燃;复合燃烧;正庚烷;双燃料中图分类号:TK 401 文献标识码:AExperimental Study on Com pound HCCI Combustion withn H eptane/Diesel Dual fuelMA J un j un, L X ing cai, J I L i bin, H UA N G Zhen(Key Labo rato ry for Pow er M achinery and Eng ineering of M inistry of Education,Shang hai Jiaotong U niv ersity ,Shang hai 200240,China)Abstract:This paper investigated the co mpound H CCI combustio n,w hich applies the por t n heptane injec tion and in cy linder diesel dir ect injection simultaneo usly.Experiments w er e carried o ut to study the com bustion and emissions characteristics of co mpound H CCI w ith different premix ed ratio and lo ads.The test results indicate that the dual fuel compound H CCI technolog y has a corresponding thermal efficiency w ith pro to ty pe diesel eng ine and can reduce the NO x em issio n effectively as w ell as the soot under heav y loads w hen adopting a r elatively small pr em ix ed par ed w ith conventional H CCI,the H C em ission of com po und H CCI is decreased dramatically.T he dual fuel compound H CCI can also diminish the CO emis sion w hich or ig inates from the H CCI phase under low to medium lo ads.Key words:ho mog eneous charge co mpr ession ignition (H CCI);com pound co mbustio n;n heptane;dual fuelH CCI(H omo geneous Char ge Co mpression Ig nitio n)具有多点同时着火和低温燃烧的特点,能有效地同时降低NO x 和碳烟排放,因而被认为是一种有潜力满足未来环保要求的新型内燃机燃烧方式.但由于H CCI 燃烧是由燃空混合气自身的化学反应动力学所控制的,没有火花点火(Spark Ig nition,SI)和直喷压燃(Dir ect Injectio n Com pression Injec tion,DICI)那样直接的着火控制手段,使得H CCI 发动机的着火时刻和燃烧速率无法有效控制,导致采用H CCI模式的发动机在小负荷容易失火,而在大负荷容易爆震,难以拓展负荷运行范围.以扩散燃烧为主的缸内直喷柴油机具有燃油经济性好、热效率高并且CO和H C排放较低的优点,但是难以解决NO x和碳烟之间的trade o ff问题.因此,将H CCI预混合燃烧和DICI扩散燃烧结合起来,融合两者的优点,实现在保持较低NO x和碳烟排放的前提下拓展H CCI发动机的有效运行范围,是一个值得研究的方向[1 4].本文提出了正庚烷/柴油双燃料复合H CCI燃烧过程,其技术特征是:将进气道预喷(Por t Injec tion,PI)和缸内直喷(Direct Injectio n,DI)结合起来,并且采用双燃料,在吸气冲程将易于挥发形成均质混合气、十六烷值比柴油略高的参比燃料正庚烷[5 7](PRF n heptane)喷入进气道,同时在压缩上止点附近缸内直喷柴油.通过改变预喷正庚烷和直喷柴油的量,研究了不同预混合率下正庚烷/柴油复合H CCI的燃烧特性,比较了复合H CCI燃烧和常规H CCI以及原机DICI在热效率、负荷范围和排放特性上的差别,并分析了影响复合H CCI燃烧的主要因素.1 试验装置和设备试验是在一台单缸、自然吸气、直喷式柴油机上进行的,发动机基本参数见表1.气缸压力的采集使用Kistler6125A型传感器,采样间隔为0.25 CA,排放测量采用AVL4000型五气体排放测试仪和AVL439Opacimeter烟度计.其他主要试验设备有电涡流测功机(中国北方发动机研究所),电荷放大器(Kistler5015型)和自动油耗仪(杭州弈科机电),试验装置如图1所示.表1 试验用发动机的主要结构参数Tab.1 Engine specifications发动机参数参数值缸径行程98mm105mm排量0.792L压缩比18.5!1喷孔数孔径50.24m m进气门开启16 CA BT DC进气门关闭52 C A ABDC排气门开启66 CA BBDC排气门关闭12 CAATDC图1 试验系统装置示意图Fig.1 Schematic o f the t est bench system试验中,预混合率定义为r p=Q pQ t=m p h upm p h up+m d h ud(1)式中:Q p为预喷燃料的热值;Q t为燃料总热值;m p 为进气道喷射正庚烷质量;m d为缸内直喷柴油质量;h up为正庚烷的低热值;h ud为柴油的低热值.r p= 1.0为进气道喷射H CCI,r p=0为缸内直喷压燃.其他试验条件可参见表2,本文中所出现的常规进气道喷射H CCI和缸内直喷压燃DICI的试验数据也在相同的发动机和工况条件下测得.表2 试验条件Tab.2 Test conditions试验参数参数值发动机转速1800r/min进气道预喷时刻340 CA BTDC直喷供油提前角7 CA BTDC进气温度20 C冷却水温度85 C机油温度90 C2 试验结果与分析2.1 双燃料复合HCC I的燃烧特性正庚烷H CCI燃烧是一个两阶段放热过程,由低温冷焰反应和高温反应组成,一般在压缩上止点前结束;柴油DICI是扩散燃烧占主导的单阶段放热,着火时刻受喷油时刻控制.因此从原理上分析,以上两种燃料的复合燃烧应该是由预混合H CCI燃烧和扩散燃烧共同作用的三阶段放热过程.图2为不同预混合率复合H CCI燃烧的瞬时放热率(H RR)以及缸内压力、温度在相同的总油量燃空当量比( t)下的比较.由图2可以比较明显地看96上海交通大学学报第42卷到由低温冷焰反应、H CCI 热着火燃烧和直喷扩散燃烧组成的三阶段燃烧.(a) t =0.380(b) t =0.480图2 不同预混合率复合HCCI 的燃烧特性Fig.2 Combust ion char acteristics o f co mpo und HCCIw ith var ious equiv alence r atios随着预混合率的增大,正庚烷预混合当量比增大,第一阶段低温着火时刻略有提前,但负温度系数区显著缩短,第二阶段H CCI 热焰反应着火明显提前,峰值放热率增大,爆发压力增大,缸内最高温度显著提升,这个规律与很多试验研究结果一致[8,9].当r p 较小时,正庚烷混合气过稀,未发生明显的高温放热反应,但其化学反应过程中生成的中间产物和活性基团对第三阶段扩散燃烧有明显促进作用.图2中r p 较小的放热率曲线在第三阶段出现明显波动,这是由于扩散燃烧滞燃期缩短燃烧较快所致.2.2 双燃料复合HC CI 燃烧的热效率与负荷范围本节主要对复合H CCI 燃烧与常规H CCI 以及原机DICI 的指示热效率和负荷范围进行比较.图3中r p = 1.0和0时的指示热效率( )都是比较高的.综合分析图3、4可以得到:仅有进气道预喷正庚烷的H CCI 燃烧在大负荷时混合气着火过早燃烧过快导致热效率降低并且产生爆震(压力升高率超过1.2M Pa/( )CA),而在小负荷时又因为混合气过稀燃烧不稳定产生失火,因此其热效率较高并且燃烧较平稳的负荷范围很窄,其平均指示压力(p i )的范围约从0.30~0.47MPa.从图3中还可见,复合H CCI 燃烧的指示热效率介于H CCI 和DICI 之间,在大负荷区域有下降趋势,而在中等负荷区域基本上能保持与原机柴油直喷接近的热效率( ∀0.42).在r p =0.6时,预混合燃烧占主导,其曲线的形状与H CCI 相似,随负荷增大先升后降,但同时最大p i 也容易受爆震限制.而在r p =0.3时,扩散燃烧占主要地位,其曲线与DICI 更为相似.图3 复合H CCI 与H CCI 、DICI 指示热效率的比较Fig.3 Compariso n o f indicat ed thermal efficiencybetween compound HCCI,H CCI and DICI图4 复合H CCI 与H CCI 、DICI 负荷率的比较F ig.4 Co mpa rison of load rang e betw een compoundHCCI,H CCI and DICI值得注意的是,试验发现,复合H CCI 甚至可以超过原机DICI 模式下100%的负荷(见图4),且随着预混合率的增大,由于受爆震限制其最大负荷率逐渐下降.2.3 双燃料复合HCC I 燃烧的排放特性本试验所用的预喷燃料正庚烷在H CCI 燃烧阶段产生的NO x 在 =5 10-6以内,并且没有碳烟生成,因此可以认为NO x 和碳烟都是在柴油直喷扩散燃烧阶段产生的.由图5可见,与原机常规的DICI 相比,复合H CCI 燃烧可以显著降低NO x 排放.在中低负荷区(p i <0.50M Pa),不同r p 值复合H CCI 的NO x 排放基本都在 =30 10-6以内,不同预混合率的差97第1期马骏骏,等:正庚烷/柴油双燃料复合H CCI 燃烧的试验研究别不明显;而在中高负荷区(p i >0.50M Pa),复合H CCI 的r p 越高NO x 反而增大.这主要是因为H CCI 阶段虽然NO x 排放很低,但其在压缩上止点前15 CA 左右的热焰反应会很大地提升缸内温度,有助于NO x 生成.在大负荷区域,温度提升的影响超过了H CCI 本身对NO x 的抑制效果.但从总体上看,采用复合H CCI 燃烧方式能在全负荷范围内有效降低原机的NO x 排放,特别是在中高负荷区域.图5 复合HCCI 燃烧的NO x 排放Fig.5 N O x emissions o f compound HCCI图6 复合HCCI 燃烧的碳烟排放Fig.6 Soot emissions o f compound H CCI传统柴油机的碳烟排放( s )是随负荷增大而上升,并在全负荷达到冒烟极限时急剧上升.图6中采用较小预混合率(r p =0.3)的复合H CCI 燃烧的碳烟排放(以消光度Opacity 计量)与原机碳烟排放曲线的上升趋势一致,并且可在接近全负荷时降低碳烟排放.总体来说采用复合H CCI 燃烧后碳烟排放比原机升高.这主要是因为:#H CCI 燃烧的预混合气总存在一定不均匀度,有可能其燃烧过程中间产物未完全反应所形成的部分活性基团成了∃碳核%;&如前文所述,H CCI 燃烧虽不产生碳烟,但会使缸内温度显著升高,使柴油的滞燃期缩短,使得高温下喷雾油束外缘迅速着火,而油束核心来不及与氧气充分混合就发生了脱碳反应;∋H CCI 在上止点前燃烧降低了缸内整体的氧浓度,起到类似废气再循环(EGR)的作用,这也有助于碳烟的生成.值得注意的是,综合分析图5和6中所对应的NO x 和碳烟排放,可以发现在中低负荷区(p i <0.50MPa),相比原机的DICI 模式,各个预混合率下的复合H CCI 燃烧烟度升高很小,但同时NO x 有明显的降低,这就基本解决了在中低负荷区NO x 和碳烟的tr ade off 问题.结合图3中指示热效率曲线,从优化复合H CCI 发动机运行范围来讲,在中高负荷时选用较小的预混合率可以在热效率、NO x 和碳烟排放上取得较好的效果.与NO x 和碳烟的生成来源不同,复合H CCI 的CO 和H C 排放主要是预混合H CCI 燃烧阶段产生的,原机在DICI 模式下全负荷范围内的CO 排放稳定在 =0.02%以内,H C 排放在 =32 10-6以内.CO 是化学反应中间产物,对温度比较敏感,一般会随负荷增大缸内气体平均温度升高而进一步氧化为CO 2.图7中r p =1.0的H CCI 燃烧CO 排放较高,但随负荷增大而迅速降低,最低为 =0.08%,主要来自壁面边界层内不易被氧化的淬熄区.图7 复合HCCI 燃烧的CO 排放F ig.7 CO emissions of compound H CCI在图7的中低负荷区(p i <0.50M Pa),与完全H CCI 相比,复合H CCI 可以显著降低CO 排放.由于CO 主要是由正庚烷预混合燃烧产生的,此时预混合当量比的影响超过了缸内温度升高的影响:相同负荷下CO 排放随r p 增大而增大;并且在相同的r p 下CO 排放随负荷增大(预混合当量比增大)反而也略有升高.但在中高负荷区(p i >0.50M Pa),温度升高对CO 进一步氧化的影响占主导地位,此时的规律与前面正好相反.在H CCI 受爆震限制而无法达到的高负荷区,复合H CCI 的CO 排放最低可达 =0.05%.和CO 不同,H C 的产生机理是碳氢燃料在氧化反应过程中由于链中断而产生的,其产生原因与火花点火发动机相同:淬熄效应、缝隙效应以及边界层油膜吸附.图8中,r p =1.0完全H CCI 的H C 排放较高,随着负荷增大先减小后升高,基本在 =98上海交通大学学报第42卷250 10-6左右.而复合H CCI 由于缸内直喷在上止点附近开始着火,扩散燃烧主燃发生在上止点后,使未燃碳氢继续氧化,H C 排放显著降低.图8 复合HCCI 燃烧的H C 排放F ig.8 H C emissions of compound HCCI图9 直喷供油提前角对复合HCCI 燃烧的影响F ig.9 T he effects of dir ect injectio n timing o nco mpound HCCI combustion由图8可见,相同负荷下,复合H CCI 的H C 排放基本上随预混合率增大而增大,但在r p 相同时,负荷增大对H C 排放的影响不明显,这也说明了H C 的生成对温度不敏感.2.4 直喷供油提前角对双燃料复合HC CI 的影响直喷供油提前角对传统柴油机的经济性和排放有很大影响,且对影响的趋势并不一致,甚至是相互矛盾的.为研究供油提前角对双燃料复合H CCI 发动机的影响,试验比较了其他参数一致时,直喷供油提前角分别为5 、7 、9 CA BTDC 时双燃料发动机的燃烧与排放特性.如图9所示,相同当量比和预混合率下,H CCI 两阶段燃烧着火时刻和放热率峰值基本不变,而第三阶段扩散燃烧随直喷供油角增大而提前,峰值增大.结合图2可以得出:复合H CCI 燃烧中,预混合H CCI 燃烧通过影响缸内温度和压力对扩散燃烧有明显促进作用,而扩散燃烧对前两阶段H CCI 燃烧的影响很小,同时也说明优化复合H CCI 燃烧应主要考虑预混合率的影响.图9中指示热效率随供油提前角增大而略有升高,说明扩散燃烧阶段对复合H CCI 整体的经济性有影响.图10为固定进气道预喷油量,即固定预喷当量比 p =0.186,随负荷增大时不同供油提前角复合H CCI 燃烧的排放特性.可见:#在相同的负荷下,NO x 排放随直喷供油提前角的增大而明显升高;&直喷供油提前角对CO 和H C 的影响不大,如前文所述,这主要是由复合H CCI 燃烧CO 和H C 排放的来源和产生机理所决定;∋由于复合H CCI 燃烧碳烟生成的影响因素比较复杂,适当地推迟喷油(7 CA BTDC)可以降低碳烟排放,但过小的供油提前角(5 CA BTDC)在中高负荷时会使碳烟排放升高.图10 直喷供油提前角对复合H CCI 燃烧排放的影响F ig.10 T he effects of direct injectio n tim ing on the emission char act eristics of co mpo und H CCI co mbustio n综合图9和10,本次试验选择的直喷供油提前角为7 CA BTDC,可以在保持较高热效率的同时,使碳烟排放最低,并且NO x 排放在达到原机100%负荷(p i =0.84M Pa)时维持在 =300 10-6以内.CO 和H C 排放对直喷供油提前角的变化不敏感,并且易于采用排气后处理技术在机外净化,因此可以不作为选择供油提前角的影响因素.99第1期马骏骏,等:正庚烷/柴油双燃料复合H CCI 燃烧的试验研究3 结论(1)正庚烷/柴油双燃料复合H CCI燃烧是一种典型的三阶段放热过程,前两阶段H CCI燃烧对第三阶段扩散燃烧有明显影响.(2)在限制压力升高率的前提下,复合H CCI 的热效率与原机DICI模式相当,并且可以达到原机100%的负荷范围.(3)复合H CCI燃烧方式能够在全负荷范围内有效降低原机的N O x排放,特别是在中高负荷区域.总体上复合H CCI碳烟排放有些升高,但可以基本解决中低负荷时NO x和碳烟之间的trade off问题,并且在中高负荷通过采用较小的预混合率也可以同时降低NO x和碳烟排放.(4)相比H CCI模式,复合H CCI可以显著降低H C排放,同时在中低负荷区域对降低CO排放也有明显效果.(5)直喷供油提前角对复合H CCI燃烧的热效率和排放有影响.可以通过优化选择合适的供油提前角使得综合排放最低.参考文献:[1] Ar oo nsr isopon T,W erner P,John O W,et al.Expanding the HCCI o per atio n with the charg e str atificatio n[C]//SAE Paper.U SA:SA E,2004:2004 011756.[2] Simescu S,Fiveland S B,Do dg e L G.A n ex per imental investig ation of PCCI DI combustion and emissio nsin a heavy duty diesel eng ine[C]//SAE Paper.U SA:SA E,2003:2003 01 0345.[3] M atthews J,Santoso H,Cheng W K.Lo ad contro lfo r an HCCI eng ine[C]//SAE Paper.U SA:SAE,2005:2005 01 0150.[4] K im D S,L ee C S.Impro ved emissio n character isticsof H CCI eng ine by var ious premix ed fuels and coo ledEGR[J].Fuel,2006,85:695-704.[5] L X C,CH EN W,H U A N G Z.Study on the ignitio n,combustio n,and emissions of HCCI eng ines fueled with primar y refer ence fuels[C]//SAE Paper.U SA:SA E,2005:2005 01 0155.[6] Curran H J,G affur i P,P itz W J,et al.A comprehensiv e modeling study of n heptane ox idat ion[J].Combustion and Flame,1998,114:147-179.[7] P EN G Z J,ZH A O H,T O M M,et al.Char act eristics o f ho mog eneous char ge compr essio n ignition(HCCI)combust ion and emissio ns of n heptane[J].Combustion Science and Technolog y,2005,177:2113-2150.[8] 吕兴才,吉丽斌,侯玉春,等.甲醇/正庚烷双燃料均质冲量压缩着火燃烧[J].上海交通大学学报,2007,41(2):310-314.L Xing ca i,JI L i bin,H OU Y u chun,et al.Study on the methano l/n hept ane duel fuel ho mogeneouscharg e co mpr ession ig nition co mbustio n[J].Journalof Shanghai Jiaotong University,2007,41(2):310-314.[9] 吕兴才,陈伟,黄震.活性添加剂对高辛烷值燃料H CCI着火时刻与燃烧速率的影响[J].燃烧科学与技术,2005,11(3):241-247.L Xing cai,CH EN Wei,H U A NG Zhen.Effect o f additive o n the ig nitio n,co mbustion and emissio ns forH CCI eng ine fueled w ith hig h RO N fuels[J].Journal of C ombustion 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rming[J].Journal of Materials Processing Technology,2000,103(1):102-108.100上海交通大学学报第42卷。

汽油和柴油混合燃料均质压燃(HCCI)的试验研究

专用于ＨＣ研究的单缸发动机上实施，ＣＩ采用两种中等的压缩比（０４和１）和两种ＨＣ模式（１．５ＣＩ进气加热和
负气门叠开）试验结果证实了这种期望。结果是：。随着混合燃料中柴油比例的增加，对于进气加热模式，ＣＨ
ｃ能稳定工作所需要的进气温度有所降低，Ｉ对于负气门叠开模式，缸内平均指示压力和过量空气系数的范围
ｒｃｉｅｈｘｅｔｄｒｓｌ．Ｗｉｎｒａｉｇｐｏｏｔｎｏｉｓｌｕｌｉｅｂｅｄ，ｔｅｒｑｉｍｅｔｏｅｅｖｄｔｅｅｐｃｅｅｕｔｓｔｉｃｅｎｒｐｒｏｆｄｅｅｅｎｔｌｎｈｅｕｒｎｆｈｓｉｆｈｅ
有所扩展，并且两种方式下ＨＣ和ＮＯ的排放均有所减少。关键词：混合燃料；均质压燃；进气加热；负气门叠开
中圈分类号：Ｔ４１Ｋ２文献标志码：Ａ
ＥｘｅｉｎａｓａｃｎＨＣＣＩＵｓｎｓｌｅａｄＤｉｅｌｎｅｕｌｐｒｍｅｔｌＲｅｅｒｈｏｉｇＧａｏｉｎｅｌＢｅｄｄＦｅｓｎｓ
２ｏ５ｏ３
汽油和柴油混合燃料均质压燃（Ｃ）ＨＣＩ的试验研究
钟绍华，张永红金国栋ＭｒｌｅｈＷｙｙｓｉ，ｕＨｎｍｎ３，，ｉｓｗＬｃｓｎｋＸｏｇｉｏａｚｇ
（．１武汉理工大学汽车系，武汉４０７；．３００２华中科技大学机械学院，武汉４０７３０４
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第２５卷（０７第１期２０）

柴油机均质压缩燃烧(HCCI)的实现与优化模拟研究的开题报告

柴油机均质压缩燃烧(HCCI)的实现与优化模拟研究的开题报告1. 研究背景和意义柴油机均质压缩燃烧(HCCI)是一种高效、低排放的燃烧方式，其能够实现汽油机的高热效率和柴油机的低碳排放。

因此，在未来的汽车发展中，HCCI将成为一种主要的动力技术。

但是，HCCI的实现和优化仍然面临着挑战，其中最主要的问题是如何控制HCCI的自燃点和燃烧的扩散速度。

2. 研究目的和内容本研究的目的是探索和优化柴油机HCCI的实现过程，将焦点放在自燃点和燃烧扩散速度的控制上。

具体内容包括：(1) 建立柴油机HCCI的模拟模型，包括燃烧模型、热力学模型和流体力学模型。

(2) 分析HCCI的燃烧特性，研究自燃点和燃料混合气的制备方法。

(3) 优化柴油机HCCI的燃烧参数，如进气压力、进气温度、喷油量和空燃比等。

(4) 验证模拟结果，并探究影响HCCI效率和排放的因素。

3. 研究方法本研究将采用计算机模拟和实验验证相结合的方法，建立柴油机HCCI的模拟模型，并进行数值计算和实验测试。

(1) 建立柴油机HCCI的模拟模型。

采用Fluent软件建立燃烧、热力学和流体力学三个模块的模拟模型，对柴油机HCCI进行数值计算。

(2) 分析HCCI的燃烧特性。

通过分析HCCI的燃烧特性，探讨影响自燃点和燃料混合气的因素。

(3) 优化柴油机HCCI的燃烧参数。

采用数值计算方法，优化柴油机HCCI的燃烧参数，如进气压力、进气温度、喷油量和空燃比等。

(4) 验证模拟结果并探究影响HCCI效率和排放的因素。

通过实验验证模拟结果，并探究影响柴油机HCCI效率和排放的因素。

4. 预期结果本研究预期将通过数值模拟和实验验证，探究柴油机HCCI的实现过程，优化其燃烧参数，进一步提高HCCI的效率和降低其排放。

同时，预期还能建立柴油机HCCI 的模拟平台，为HCCI的研究和实际应用提供参考。

HCCI燃烧技术在直喷式柴油机上应用的试验研究

上就是发达国家现在热点研究的直喷式柴油机中的均质充量压燃（ＨＣ，ＨｍｏｅｅｕｈｒｅＣＩｏｇｎｏｓＣａｇ
ＣｍｐｅｓｎＩｉｏｏｒｓｉｎｔｎ）的新概念［ｏｇｉ２１。
２试验装置
２１缸１３．单１５型试验机
本文以ｌ３型柴油机为试验样机，通过采用ｌ５各种技术途径，优化燃烧系统，进行综合匹配，实现了较均匀的预混合气和低温快速火焰燃烧，折衷地解决了油耗率与排放、排放中碳烟与ＮＯ的矛盾，达到高效、清洁燃烧。
理论… ，并开创了伞喷燃烧系统的试验研究。实质
ｄｅｅｎｔａｏｅ．Ｔｅｅｍｅｓｒｓｍａｅｉｐｓｉｌｏｇｔｐｅｘｄｇｓｗｉｅｔｃａａｔｒｔｓｎｂａｎｂ￣ｅｉｓｌｄｅｎｌａｈｕｆ１ｈｓａｕｅｄｔｏｓｂｅｔｅｒｍｉｅａｔｂｓｈｒｃｅｓｉ，ａｄｏｔｉｅｒｈｉｃ
ａｏｎｅＴＤＣｃｉｖｅａｍｏｔｏｓａｔｒｓｕｅｐｅｘｄｃｍｂｓｉｎｒｕｄｔｈｔａｈｅｅｔｌｓ—ｃｎｔｎｅｓｒｒｍｉｅｏｕｔ．ｏｈｐｏ
ＫｙｒｓｄｅｔｎｅｔｎＨＣ；ｏｂｓｏｅｗｏｄ：ｉｃｉｃｉ；ＣＩｃｍｕｔｎｒｊｏｉ
ｂｌｏｆａｔａｎｕｌｒｃｍｂｅ，Ｐｙｇｐｅｓｒｕｅｕｌｕｐｒ —ｐｌｔｎｚｅｎｄｔｍｐｏｍｅｔｏｆｅｕｓｆｅｅｃｎｆｃｎａｈａｒｔｐｅｈｉｈ— ｒｓｕｅｆｌｓｐｐｙｐｍ，ｐｅｓｉｏｚｌｓａｈｅｅｌｙｎｍｌｉｄｉ

汽油机均质混合气压燃燃烧(HCCI)技术

Ａｓｒｃ：ｏｄｔ，ｌｃｒｏｔｌｔｃｎｌｇｅｓｄｏｈａｏｉｅｐｐｌｒｅｏ￣ｅｆｒｂｔａｔＴａｅｅｅｔｃｃｎｒｅｈｏｏｙｂｍｇｕｅｎｔｅｇｓｌｏｕａｌ，ｅｐｒ — ｉｏｎｙ，ｏｎａｏａｅｉｒｖｄｇｅｔ，ｔｔｅｍｌｍｅｌｎｂｍｏｕｔｎｅｔｎｓｔｅｒａｒｉｒｖｍｅｔｏ＇ｎ￣ｒｌｍｐｏｅｒａｌａｙｈｅｔ，ｅｕｃｍｂｓｉｘｅｄｏｄｆｍｐｏｅｎｆｉａｏｈｏ
１引言
随着近几年油价的不断攀升以及能源供给的日益紧张，人们对车用发动机的燃油经济性更加
油经济性好。然而，随着汽车内燃机技术的发展以及排放法规的日益严格，别是 “ Ｖ” 至将特欧乃来的“ Ⅵ” 规，现有内燃机技术提出了更为欧法对严峻的挑战。目前已应用的较先进的技术（柴如
ｄｅｅ￣ｇｎｅｆｒｎｅＨＣＩｉａｋｎｆｅｏｃｐｉｃｍｂｓｏｈｃｏｉｅｅａｖｎａｅｉｌｌｉｅｐｒｍａｃ．ＣｓｉｄｏｗｃｎｅｔＯｏｕｔｎｗｉｈｃｍｂｎｓｔｄａｔｇｓｓｏｎｌｉｈ
（．１重庆交通学院机电学院，重庆
４０７；．庆工学院，００４２重重庆
４０５）０００
摘要：在汽油机普遍采用电控技术，发动机性能得到较大改善的今天，稀薄燃烧技术为汽油机性能的提高提供了广阔的前景。而ＨＣ燃烧技术，一种集常规汽油机和柴油机于一ＣＩ是

均质压燃(HCCI)发动机着火与燃烧过程的理论与数值研究共3篇

均质压燃（HCCI）发动机着火与燃烧过程的理论与数值研究共3篇均质压燃（HCCI）发动机着火与燃烧过程的理论与数值研究1均质压燃（HCCI）发动机着火与燃烧过程的理论与数值研究均质压燃（Homogeneous charge compression ignition，简称HCCI）是一种新型的发动机燃烧模式，其将汽油发动机和柴油发动机的优点集成在一起，可以同时实现高效、低排放和高功率。

HCCI发动机虽然具有广泛应用前景，但是其着火与燃烧过程复杂，仍需深入研究。

本文主要介绍HCCI发动机着火与燃烧过程的理论与数值研究。

一、HCCI发动机的优势HCCI发动机具有以下优点：首先，由于HCCI燃烧时采用了均质混合气，其NOx排放量较低；其次，使用混合气进行燃烧，燃烧效率较高，具有高功率特性；最后，不需要点火系统，使HCCI发动机的制造和维修成本较低。

二、HCCI发动机着火与燃烧过程的理论研究HCCI发动机中，燃料和空气混合在缸内，进入压缩阶段，若缸内压力和温度达到一定条件时，则发生着火。

着火点取决于混合气的成分、压强、温度和混合气的体积。

理论研究表明，HCCI燃烧的关键是混合气的均匀性和稳定性。

此外，混合气温度也是控制HCCI发动机着火与燃烧过程的重要参数。

三、HCCI发动机着火与燃烧过程的数值模拟数值模拟是HCCI发动机着火与燃烧过程研究的重要手段之一。

数值模拟可以提供一些难以从实验中获得的性能指标和工作参数信息，可以在燃料和操作条件变化的情况下进行HCCI发动机的优化。

在数值模拟中，需要确定HCCI燃烧时的物理、化学和流动学参数，包括混合气成分、热力学状态参数、燃油喷射过程、着火过程和燃气扩散过程等。

数值模拟的结果应与实验数据进行对比，以进一步优化HCCI发动机的设计和控制。

四、HCCI发动机着火与燃烧过程的关键技术HCCI发动机的着火与燃烧过程仍需要面临一些关键技术问题。

首先，需要寻找一种可靠的方法来预测着火和燃烧过程，以优化喷油量和提高发动机效率。

富燃混合气发动机的燃烧特性研究

富燃混合气发动机的燃烧特性研究富燃混合气发动机（HCCI）是当前燃油效率最高的内燃机之一。

它采用富气混合气（更多的燃料比空气），并利用压缩自燃的原理来产生动力，与传统的汽油发动机和柴油发动机相比，具有更高的热效率和更少的污染物排放，因此备受关注。

然而，HCCI的燃烧过程是非常复杂的，并且与传统发动机存在一些重要的差异。

在HCCI中，燃料与空气混合后，被压缩至高压下自燃。

在发动机负载不同的情况下，需要调整混合气比例、压缩比、进气温度等参数，才能实现理想的自燃燃烧过程。

因此，深入研究HCCI的燃烧特性对于优化发动机性能和控制排放非常重要。

一、HCCI的燃烧过程HCCI燃烧过程是一个复杂的物理和化学过程，涉及到双重燃烧模式、传热和传质等多个方面。

在自燃燃烧模式下，混合气在压缩时会发生辐射自燃和极快的扩散热化学反应，然后扩展到整个燃烧室。

在传统的汽油发动机中，燃料是通过火花塞点燃的，燃烧过程是比较均匀和有规律的。

在HCCI中，燃料的点火是通过提高压缩比和温度来实现的。

因此，在燃料和空气混合的过程中，需要控制混合比例和进气温度，以确保燃烧的自发性。

二、控制HCCI的燃烧过程HCCI的燃烧特性受到多种因素的影响，包括混合气比例、压缩比、温度、点火时机等。

因此，为了实现最佳的燃烧效果和性能控制，需要采用先进的控制策略和技术。

目前，为了控制HCCI的燃烧过程，一种常用的方法是通过改变混合气比例和进气温度来控制燃烧的自发性。

例如，在低负载条件下，可以增加混合气比例和进气温度，以促进自燃燃烧。

在高负载条件下，可以相应地降低混合气比例和进气温度，以防止自燃过程失控。

此外，还可以通过控制活塞位置，进一步调整发动机的压缩比和点火时机，以使燃烧过程更加均匀和稳定。

三、HCCI的优点和挑战HCCI发动机相比传统发动机具有独特的优点和挑战。

首先，HCCI发动机具有更高的热效率和更少的污染物排放，这使其成为环保和节能的理想选择。

气门正时对柴油燃料hcci燃烧影响的初步实验研究

气门正时对柴油燃料hcci燃烧影响的初步实验研究本文通过实验研究探究了气门正时对柴油燃料HCCI燃烧的影响。

实验结果表明，适当的气门正时可以提高燃烧效率，降低排放物的含量。

同时，本文还对HCCI燃烧的机理进行了分析，为进一步优化燃烧过程提供了参考。

关键词：气门正时，柴油燃料，HCCI燃烧，燃烧效率，排放物引言：随着环保意识的不断提高，对于发动机的燃烧效率和排放物的减少要求越来越高。

HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）燃烧技术因其高效、低排放的特点，受到了广泛关注。

然而，HCCI燃烧的稳定性和控制难度也是目前研究的热点问题。

气门正时作为发动机控制的重要参数之一，其对HCCI燃烧的影响还需要进一步研究。

实验方法：本文采用柴油燃料，利用实验室自主设计的HCCI燃烧装置，进行了一系列实验。

实验中，调节气门正时，记录燃烧过程中的压力变化及排放物的含量，分析气门正时对燃烧效率和排放物的影响。

实验结果：1.气门正时对HCCI燃烧的影响实验中采用的气门正时分别为150度、160度、170度、180度。

结果表明，随着气门正时的增加，燃烧开始时间推迟，燃烧期缩短，最大压力减小。

当气门正时为170度时，燃烧效率最高，最大压力最小。

2.气门正时对排放物的影响实验中记录了CO、HC、NOx三种排放物的含量。

结果表明，随着气门正时的增加，CO和HC的含量逐渐降低，而NOx的含量则先升高后降低。

当气门正时为170度时，CO、HC、NOx的含量均达到最低值。

分析与讨论：根据实验结果，可以得出气门正时对HCCI燃烧的影响是显著的。

适当的气门正时可以提高燃烧效率，降低排放物的含量。

其中，气门正时为170度时效果最好。

这是因为，当气门正时为170度时，气缸内的压力和温度分布均匀，燃烧开始时间和燃烧期都比较合适，从而提高了燃烧效率，降低了排放物的含量。

此外，HCCI燃烧的机理也是影响燃烧效率和排放物的重要因素之一。

HCCI的研究和发展

HCCI的研究和发展
随着能源的极度缺乏，有污染的燃料实际上是现实生活不可缺少的，对于保护环境，提高能效，并改善可持续性来说，这种燃料的生产和消耗具有巨大的意义。

随着技术的发展，有一种新型的发动机，称为HCCI （混合空气控制内燃机），专门用于改善发动机性能的生产和消耗。

HCCI技术也称为稀释燃烧技术，是一种具有自然和在稳定性方面优于传统压燃式发动机的新型发动机技术。

它可以以非常低的温度和压力进行燃烧，减少燃烧热效率，排放温度，排放污染物和噪声。

与传统发动机相比，该技术提高了燃料燃烧效率，提高了能源利用率，减少了排放，并减少了能源和污染排放对环境的影响。

HCCI发动机技术的研究主要包括发动机燃烧特性控制，气体燃料混合特性，熄火过程分析等。

HCCI发动机技术的研究主要面临几个挑战，包括发动机稳定性，燃烧轨迹控制，发动机排放物控制等。

发动机稳定性涉及控制正常运行及发动机的性能改善和发动机故障的预测。

燃烧轨迹控制主要关注燃烧过程中瞬态和持续变化的燃烧特性和燃烧过程中的气体混合特性，以改善燃烧的放射热和发动机效率。

高速直喷式柴油机燃烧与后处理技术的研究及发展进程

高速直喷式柴油机燃烧与后处理技术的研究及发展进程柴油机是所有内燃机中效率最高的一种动力装置，由于其性能上的优越性，在未来相当长一段时间内，柴油机的保有量还会增加，发展前景仍被看好。

近年来，车用柴油机中直喷式柴油机份额不断提高，国内外对高速直喷式柴油机性能与排放的研究也不断深入，应用领域大大扩大，其倍受青睐的原因在于直喷式柴油机具有燃油消耗率低，一般比同类型的分隔式燃烧系统要降低10％～15％，相应的CO2排放也较低，在燃烧室中，着火开始前燃油与空气的混合相对较好，不需采取附加的辅助起动装置就能顺利实现冷起动等优点。

但与分隔式燃烧系统相比，直喷式燃烧噪声较大，NOx和PM排放较高。

本文主要针对高速直喷式柴油机（HSDI）燃油喷射系统、燃烧系统及后处理技术的多种实现形式进行分析比较，并对其发展趋势作出预测。

一、燃油喷射系统（一）电控泵—喷嘴喷油系统随着燃油喷射向短喷油持续期、大喷油率和高喷油压力方向的发展，穴蚀和二次喷射问题、燃油的泄漏问题等都已成为传统的泵—管—嘴喷油系统发展的主要障碍，从而为泵—喷嘴系统的发展提供了广阔的前景。

在20世纪80年代后期由于排放对高喷油压力的要求及电控技术的急速发展，电控泵—喷嘴成了极有魅力的新一代喷油系统。

电控泵—喷嘴由于取消了高压油管，所以容易产生高喷油压力，而喷油压力直接影响着柴油机的功率和扭矩，并能改善排放，博世公司生产的柴油轿车用电控泵—喷嘴的喷油压力已高达205MPa，由于泵和喷嘴装在一起，所以只需要很短的高压油引导部分，泵—喷嘴系统也可以实现很小的预喷量，其喷油特性是三角形的，并采用了分段式预喷射，这很符合发动机的要求，大众公司的TDI发动机就是使用这个技术。

由于采用电控系统，使系统控制灵活，通过电磁阀的两次动作可实现可控喷射，大大降低了噪声和振动，并改善了排放，不易产生穴蚀和二次喷射等异常喷射。

与其它新一代柴油喷油系统的共轨系统比较，电控泵—喷嘴最大的特点是容易实现高压喷油，而共轨系统由于其结构特点特别是需要密封的高压部位多使其能够达到的高压受到限制，但电控泵—喷嘴系统喷油压力受发动机转速和负荷（喷油量）影响，使用蓄压系统的高压共轨技术可以解决这个问题；另一方面由于电控泵—喷嘴的供油规律仍采用凸轮控制，在控制喷油压力及实现多次喷射等方面不如共轨系统的自由度大。

二甲醚发动机HCCI燃烧与排放研究的开题报告

二甲醚发动机HCCI燃烧与排放研究的开题报告一、选题背景及意义市场上的燃油车排放问题越来越引起人们的关注。

现有的传统发动机燃烧方式主要包括SI燃烧和CI燃烧，其中CI燃烧方式因为燃烧效率高、动力强劲、排放少等优点已经成为目前商用车的主流燃烧方式。

然而，CI燃烧还存在着高温和高压的燃烧方式容易引起氮氧化物和颗粒物的产生，因此这些排放物对环境和人体健康都带来了一定的危害。

为了解决高温和高压带来的排放问题，研究者们开始尝试寻找一种新的燃烧方式，即混合压缩着火（HCCI）燃烧方式。

HCCI是指通过在缸内注入空气和燃油的混合物，然后在缸内产生自燃导致燃烧的一种燃烧方式。

相比传统SI燃烧和CI燃烧，HCCI能够提高燃烧的效率，同时减少部分排放物的生成，因此HCCI燃烧方式被视为未来发展的一种趋势。

二、研究内容与目的本研究将以二甲醚（DME）作为燃料，研究HCCI燃烧方式在DME发动机中的应用及其对排放物的影响。

具体研究内容如下：1. DME发动机HCCI燃烧的基本原理和特点。

2. 研究DME发动机HCCI燃烧在不同负荷及转速下的稳定性和排放特性。

3. 探究不同混合气成分及配比对DME发动机HCCI燃烧的影响。

4. 分析实验结果，探讨HCCI燃烧方式在DME发动机中应用的前景。

三、研究方法本研究将采用实验研究和数值模拟相结合的方法进行。

实验方面，使用DME发动机进行实际的燃烧测试，通过调整混合气成分、配比、缸内压力等参数，研究DME 发动机HCCI燃烧特性及排放特性。

数值模拟方面，采用CFD软件进行仿真计算，研究DME发动机在HCCI燃烧条件下的燃烧过程、温度分布等。

四、预期成果通过本研究，预计可以获得以下成果：1. 深入了解DME发动机HCCI燃烧的基本原理和特点。

2. 研究DME发动机在HCCI燃烧条件下的性能和排放特性，为DME发动机的优化提供实验数据和理论基础。

3. 探究不同混合气成分及配比对DME发动机HCCI燃烧的影响，为发动机燃烧的优化提供更多的可行性方案。