乙醇均质压燃的模拟与试验研究

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均质压燃在内燃机燃烧技术中的应用进展与展望

均质压燃在内燃机燃烧技术中的应用进展与展望姓名：xxx学号：xxx联系电话：xxx导师：xx学院：xxx摘要：均质压燃式(HCCI)燃烧方式是目前内燃机燃烧领域的研究热点。

HCCI燃烧是以预混合燃烧和低温反应为特征的燃烧方式。

采用HCCI燃烧方式可以同时有效降低柴油机的NOx和破烟排放,并提高柴油机的循环热效率。

本文阐述了“均质压燃、低温燃烧”新一代内燃机燃烧技术的背景、研究现状以及所取得的主要研究进展。

关键词：均质压燃；低温燃烧；燃烧理论；燃料改质1 概述燃烧技术是内燃机的核心技术，回顾内燃机过去 30 余年的发展历程可以清晰看到，满足日益严格的排放法规已成为内燃机燃烧技术进步的主要推动力。

以美国重型商用柴油机为例，EPA 2010 年法规微粒限值（0.01 g/hp·h）和 NOx限值 (0.2 g/hp·h) 都仅相当于 1978 年法规限值的1%( 微粒：1.0 g/hp·h；NOx：20 g/hp·h）。

在满足每一阶段越来越严格的排放法规中，内燃机高效清洁燃烧技术发挥着关键作用，燃烧技术的进步总是超出人们的预期。

Richards[1]和 Needham[1]分别于1988 年和 1989 年先后在 SAE 发表论文认为要满足美国 1994 年排放法规必须采用微粒过滤器（DPF）。

此后，人们认为后处理技术是满足 1998 年排放法规的重要手段。

英国 Perkins公司 Fred Brear 1996 年报告指出：DPF 在 2000年大规模使用该技术[2]。

但是，事实上目前先进柴油机燃烧技术在满足欧 IV-V 法规（相当于EPA 20042007 法规）仍可以不采用 DPF 后处理器，这充分显示出燃烧技术在内燃机节能和降低有害排放方面的巨大潜力。

因此，内燃机高效清洁燃烧技术的研究一直都是国际内燃机界研究的热点和前沿课题。

20 世纪 90 年代后期，尤其是 21 世纪以来，内燃机除了面临满足越来越严格的有害排放法规的挑战，还面临着 CO2法规（燃油经济性）挑战，CO2法规逐步成为推动内燃机燃烧技术进步的又一主要因素，内燃机燃烧理论和燃烧新技术的研究进入了一个新的活跃时期。

燃料乙醇在柴油机上应用研究的进展

１燃料乙醇的特性
醇类是烃基与羟基（Ｏ）组成的化合物，这一Ｈ就从本质上决定了醇类可以作为内燃机的代用燃料。而羟基的存在又决定了它有很多不同于石油
系燃料的特性．如表１川所示。
当含水量超过０２ｆ）时，合燃料发生分．％Ｖ混层现象，能在柴油内燃机中直接掺烧。为了在不不改变柴油内燃机结构的基础上使用乙醇柴油混合
题。
当量空燃比
沸点／ ℃ 闪点／ ℃ 粘度（Ｏ℃ ）（ａｓ２／Ｐ・）蒸发值／ｋ／ｇ（Ｊｋ）
１．４６
ｌ０３０８－７６￣８５８３Ｏ８．～．０２０５
９．Ｏ
７８１～４３１１．２９４０
柴油形成均相、稳定的混合燃料，可供柴油机使用。助溶剂的研究，国内外学者都做了大量的工作。美国清洁燃料公司研制了 “ ｕａｏ”添加剂，瑞Ｐｒｎｌ典ＡｚＮｂｌ司开发了助溶剂 “ ｅｉ” 英国ｋｏｅｅ公Ｂｒｄ．ａ的ＡＥ科技公司也有这方面的报道。国内，冠公Ａ天
ｌ８
内燃机与配件
２１第５期００年
剂 “ ＧＪ，国科学院生态环境研究中心开发了ＴＺ” 中
一
缺点是容易在进气管喉口处节流甚至结冰堵塞。
２４电热塞点燃乙醇混合气等方法．

乙醇均质压燃性能的试验研究

［ｂｔａｔＡｘｅｍｎａｓｄｎｔｅｈｍｇｎｏｓｈｒｅｃｍｒｓｏｎｔｎ（ＣＩｅｆｒｎｅｏＡｓｃ］ｎｅｐｒｅｔｔｙｏｏｏｅｅｕａｇｏｐｅｓｎｉｉｏＨＣ）ｐｒｍａｃｆｒｉｌｕｈｃｉｇｉｏ
ａｍｄｆｄｓｇｙｉｄｒｎｉｅｆｅｄｗｔｅｈｎｌｓｒｓｎｅ．ＴｅｅｕｔｓｏａｔｅＨＣｎｎｉｔａｏｉｅｉｌｃｌｅｇｌｉｔａｏｉｐｅｅｔｄｈｓｌｗｔｔｈＣＩｇｅｗｔｅ — ｉｎｅｎｅｎｕｅｈｒｓｈｈｅｉｈｈ
以上；ＨＣ燃烧范围内，Ｇ在ＣＩＥＲ和当量比的合理组合可以将ＮＯ排放控制在ｌ（Ｗ．）ｇｋ／ｈ以下；没有后处理器在
时，乙醇ＨＣ燃烧产生较高的ＨＣＩＣ和ＣＯ排放；ＥＲ率相比，与Ｇ当量比对ＨＣ和ｃ０排放的影响更为明显。
１ＣｌｇｕｏｂｌＥｇｎｅｉｇｉｎＵｉｒｔ，Ｃａｇｈｎ１０２、ｏｅｅｏｔｉｎｉｅｒ，ＪｉｎｅｉｌｆＡｍｏｅｎｌｖｓｙｈｎｃｕ３０２；２ＣａｇｈｎＮｒｌｎｖｒｔ，Ｃａｇｈｎ１０３．ｈｎｃｕｏｍａｉｓｙｈｎｃｕ３０２Ｕｅｉ
ＨＣＣＩｃｍｂｓｏｔｔａｏｒｄｃｓｈｉｈｒｌｖｌｏａｄＣＯｍｉｓｏｏｕｔｎｗｉｈｅｈｎｌｐｏｕｅｇｅｅｅｆＨＣｎｉｅｓｉｎ．ＡｎｏａｅｏＥＧＲａｅ．ｔ — ｄｃｍｐｒｄｔｒｔｈｅｅｑｖｅｃａｉｓｍｏｅｍａｋｄｅｆｃｎＨＣｎｕｉａｎｅｒｔｏｈａｒｒｅｆｅｔｏｌａｄＣＯｍｉｓｏ．ｅｓｉｎＫｅｗｏｄｓ：Ｅｔｎｏ：ＨＣＣＩ；Ｐｅｆｒａｃｙｒｈａｌｒｏｍｎｅ；Ｅｍｉｓｏｓｓｉｎ

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）。

乙醇燃料均质压燃的试验研究

力升高率和燃烧放热率下降，出现峰值的时刻推迟．且
关键词：燃烧弹；均质压燃；边界条件
中图分类号：Ｔ４１Ｋ３文献标志码：Ａ文章编号：１０ — ７０２０）５０１— ０６８４（０６０ —４９０４
ＥｘｒｍｅｔｌＳｕｎＡｌｏｏｐｅｉｎａｔｄｙｏｃｈｌＨＣＣＩＣｏｂｕｔｏｍｓｉｎ
维普资讯
第１２卷第５期２００６年１０月

燃
烧
科
学
与
技
术
Ｖｏ＿２Ｎｏ５ｌ１．０ｔ０６ｃ．２０
ＪｕｎｌｆＣｏｕｔｎＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙｏｒａｍｂｓｉｃｅｃｎｃｎｌｇｏｏ
环境温度至２０℃ ．０
围绕直接影响着火过程的混合气浓度及混合气温度边
界条件进行．
１多功能燃烧弹
１１多功能燃烧弹的工作原理．
均质混合气的制备由空气／燃料混合器和混合气制备容器完成，Ｊ需经过两个过程：首先利用文丘里管原理将燃料与空气进行初步混合，并输入到混合气制备容器中；在容器中经过进一步的加温调制使燃料与空气混合，形成均质状态．
乙醇燃料均质压燃的试验研究
张纪鹏，董光宇，浏，国峰，虞常夏元东
（吉林大学汽车学院，长春１０２）３０５
摘
要：利用多功能燃烧弹对乙醇进行均质压燃性能的研究，有边界条件可控的独特优点．多功能燃烧模拟具在

均质压燃排放实验研究

文献标识码：Ａ
ＡｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆＨＣＣＩｅｍｉｓｓｉｏｎ
ＳｈｅｎＹｅｃｈｕｎ，ＲｅｎＨｕａｎ，ＺｈｏｕＪｉｎｇｌｅｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅ，Ｃｈａｎｇ ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａａｎｘｉＸｉ ’ａｎ７１００６４，Ｃｈｉｎａ）
能和降低排放方面有巨大潜能。由于混合气均匀分
布和低温燃烧的特点ｎ，ＨＣＣＩ发动机所具有的排
放能力，完全满足新排放法规。ＨＣＣＩ发动机燃烧模式有别于汽油机的均质点燃，也不同于柴油机的边喷边燃，它具有两者的许多优点，被认为是第三种燃烧模式。首先，ＨＣＣＩ
ｅｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｅｎｇｉｎｅｓｗｉｔｈｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｂｒｏａｄｖｉｓｉｏｎｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＨＣＣＩｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｉｎａｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｅｓｅｌ，ｔｈｅｔｗｏ — ｐｈａｓｅｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｆｏｒｎ — ｈｅｐｔａｎｅｉｓｖｅｉｆｒｉｅｄａｎｄｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅＨＣＣＩｅｍｉｓｓｉｏｎｓｏｎｉｎｔａｋｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｅｘｃｅｓｓａｉｒｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅ

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。

乙醇均质压燃的模拟与试验研究

乙醇均质压燃的模拟与试验研究
甲醇/乙醇均质压燃技术是近年来新型生物燃料低温燃烧技术的一种，近年来受到了
广泛关注和研究。

本文结合模拟计算和实验测量，研究了甲醇/乙醇均质压燃的模拟和试验。

实验采用了内径为35 mm、高度为110 mm的金属管，燃烧室内封装有含甲醇乙醇混合物，布氏爆裂管作为可控压缩装置，模拟计算采用了数值法。

计算结果表明，若采用相同的布氏爆裂管进行压燃，当混合物中甲乙醇的比例变化时，高压涨的速度有明显的变化，且实验结果和模拟结果比较吻合。

结果表明，当混合物中含
有比例时，甲/乙醇均质压燃的燃烧效果稳定，可操作性较强。

在实验过程中，当甲醇/乙醇比例为1/2时，混合物空腔内压力随着时间的变化可以
达到最高水平。

实验观察到，该混合物在空腔内会产生“火柱”状燃烧，温度最高可达4000K。

由于甲醇和乙醇的比例变化会对甲醇/乙醇均质压燃的效果产生影响，本文研究的结
论暗示了在发动机设计过程中，应该特别考虑甲醇/乙醇比例的变化，以便实现平稳可控
的过程。

借助模拟计算和实验测量，本文研究了甲醇/乙醇均质压燃的模拟与试验，结果深入
了解了此种低温燃烧技术的特性。

未来，除了可以继续研究甲乙醇混合物均质压燃燃烧行为，可以考虑其他影响因素，如压燃容器的尺寸、火焰速度和混合物的种类。

另外，也可
以考虑将甲醇/乙醇均质压燃技术用于现实应用。

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。

基于可变压缩比技术的均质压燃发动机动力学研究

基于可变压缩比技术的均质压燃发动机动力学研究近期，均质压燃技术成为国内外专家学者研究较多的一种新型燃烧方式。

较高的热效率、极低的NOx及PM排放使得这种技术的应用前景十分乐观。

但均质压燃技术着火燃烧的过程主要受燃料与空气反应的化学动力学所控制，只能通过间接方式控制着火时刻控制及燃烧过程，故着火时刻控制成为均质压燃技术能否广泛应用的关键。

可变压缩比技术能够有效解决着火时刻控制的问题，本文提出了一种液压容积调节可变压缩比机构，能够有效控制气缸内压缩比，进而控制均质压燃着火时刻，使这一领域的研究更为深入。

并建立此机构的三维模型及动力学模型，运用动力学分析，对此机构的可行性进行了验证。

标签：可变压缩比机构；可变连杆；机构设计；动力学分析0 引言当前，全球汽车保有量不断增加，然而能源日趋匮乏，排放法规越来越严格，因此研发节能、清洁和高效的内燃机具有重要意义[1]。

均质压燃（HCCI，Homogeneous Charge Compression Ignition）作为一种全新的燃烧技术，被认为是发动机燃烧技术的一个重大进步[2]。

实验数据表明其优点是：①可以同时保持较高的动力性和燃油经济性；②可同时降低NOX和PM [3]。

目前HCCI發动机技术还不够成熟，尚待解决的主要技术难题主要有：着火时刻和燃烧速率的控制；高负荷下功率输出不足；发动机变工况运行的适应性；发动机冷起动；多缸机各缸均匀性的保证等。

针对HCCI发动机存在的技术问题，现解决方案主要有：可变压缩比（VCR）；EGR（废气再循环）；双模式运行等[4]。

上述各种难题解决的关键因素是对混合气成分、温度和压力的控制，其中温度的控制尤为重要，故可变压缩比技术是解决HCCI发动机技术难题最主要的有效手段之一[5]。

精确、适时、连续、各缸独立可调的可变压缩比技术突破意味着HCCI 发动机技术的突破，其意义非常重大。

1 可变压缩比机构三维模型设计本文考虑到设计的曲柄连杆机构较为复杂，研究中用三维CAD软件来构造其几何模型，本文选用SolidWorks三维建模软件对其进行模型的建立[6]。

基于KIVA3V乙醇汽油燃烧过程仿真研究

基于KIV A-3V的乙醇汽油燃烧过程仿真研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：***指导教师：何祖威教授专业：动力工程及工程热物理学科门类：工学重庆大学动力工程学院二OO八年四月Investigation on Numerical Simulation of Combustion Process of Ethanol and Gasoline Based on KIV A-3VA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of EngineeringbyYunSheng WangSupervisor: Prof. ZuWei HeMajor: power Engineering and EngineeringThermophysicsCollege of Power Engineering of ChongqingUniversity , Chongqing, China.April 2008摘要内燃机作为常用的燃烧装置，消耗的能源量占世界石油消耗量的一半以上。

在当今能源危机与环境污染日益严重的情况下，很多国家开始研究车用代用燃料，用含水乙醇来部分代替汽油作为内燃机燃料逐渐被广泛的研究和应用。

KIV A-3V是美国Los Alamos国家实验室推出的内燃机过程仿真程序集，该程序在国际上处于领先的水平，不仅可以直观反映缸内流场信息及燃烧过程，还可以根据需要进行变参数的研究，为内燃机的技术革新提供理论支持。

本课题作为重庆市科委《醇类汽油关键技术及生产示范》重点攻关项目的一部分，以台架试验所采用的JL368Q汽油机为仿真对象，基于KIV A-3V程序集对含水乙醇汽油进行了一系列的研究，其主要工作有：研读了KIV A的运行方式和结构组成，对实验所用程序进行了微机化移植并将含水乙醇汽油E30W、E50W的物性参数添加到主程序燃料库中；为了能够更直观、详细的分析仿真结果，本文根据计算需要修改了部分输出语句，并编制了OTAPE9与专业流场可视化软件FIELDVIEW之间的接口程序，提供了丰富的流场分布信息；本文利用对JL368Q汽油机所建立的网格，进行了E30W、E50W、汽油燃烧过程的仿真计算。

乙醇均质压缩燃烧的数值模拟研究

乙醇均质压缩燃烧的数值模拟研究
肖雪
【摘要】1.引言HCCI燃烧方式是新型的机内;靴技术，可以同时降低颗粒物
和NOx排放。

HCCI发动机综合了汽由机和柴油机的特点,形成均质混合气并压缩看火。

其燃烧方式是多点同时看火，燃料的看火和燃烧只受燃料氧化反应的化学反应动力学控制［1］,并且可以保持较高的燃料经济性。

乙醇作为可再生
含氧燃料，具有辛烷值高、抗爆性好等特点。

研究表明乙醇是实现HCCI燃烧的理想燃料之一［2］。

据此，本文就乙醇燃料的均质压缩燃烧进行数值模拟研究, 看重探究燃烧边界条件对乙醇HCCI燃烧排放的影响。

【期刊名称】环球市场
【年(卷)，期】2016(000)022
【总页数】2
【关键词】乙醇燃料;数值模拟;燃烧;燃料经济性;氧化反应;化学反应;边界条件;NOx
1•引言
HCCI燃烧方式是新型的机内净化技术，可以同时降低颗粒物和NOx排放。

HCCI发动机综合了汽油机和柴油机的特点，形成均质混合气并压缩看火。

其燃烧方式是多点同时看火，燃料的看火和燃烧只受燃料氧化反应的化学反应动力学控制［1］,并且可以保持较高的燃料经济性。

乙醇作为可再生含氧燃料，具有辛烷值高、抗爆性好等特点。

研究表明乙醇是
实现HCCI燃烧的理想燃料之一［2］。

据此,本文就乙醇燃料的均质压缩燃烧进行数值模拟研究,看重探究燃烧边界条件对乙醇HCCI燃烧排放的影响。

基于CHEMKIN的乙醇汽油HCCI燃烧模拟研究

基于CHEMKIN的乙醇汽油HCCI燃烧模拟研究陈飞1434422（汽车学院，同济大学）摘要：HCCI作为内燃机新型燃烧方式，具有高效、低排放的巨大燃烧优势，为发动机性能的提高提供了广阔的前景。

乙醇是一种高辛烷值的含氧燃料，因此乙醇汽油燃烧时发动机可在较高压缩比下工作。

本文基于化学反应模拟软件CHEMKIN，模拟添加乙醇的汽油燃烧过程，分别讨论了进气温度、压缩比、转速、过量空气系数、进气压力和不同乙醇添加比例对乙醇汽油HCCI燃烧的影响。

关键词：乙醇汽油，HCCI，CHEMKIN，燃烧模拟1.引言随着环境污染不断加剧和废气排放法规的日益严格，对于内燃机研究领域，寻找新型的清洁替代燃料和发动机燃烧方式成为了日益紧迫的一项任务。

HCCI是一种以往复式汽油机为基础的一种新型燃烧模式，是汽油机的一种压燃方式。

它是一种具有显著优势的发动机燃烧方式。

HCCI发动机利用的是均质混合气，但它不同于常规汽油机的单点点火方式，它通过提高压缩比、采用废气再循环、进气加温和增压等手段提高缸内混合气的温度和压力，促使混合气压缩自燃，在缸内形成多点火核,有效维持了着火燃烧的稳定性，并减少了火焰传播距离和燃烧持续期。

这种燃烧方式既具有传统柴油机燃料利用率高的优点，又具有传统汽油机有害排放低的优点。

在降低油耗和排放方面具有巨大潜力。

HCCI发动机的燃烧温度低，能大幅度降低xNO排放，并且由于燃烧周期短，大部分燃烧集中在上止点附近，提高了发动机的热效率。

醇类作为代用燃料目前以参杂方式居多，即将甲醇或乙醇按一定比例加入到汽油中形成混合燃料。

乙醇常温常压下是一种无色、透明、有香味、易挥发的可燃液体。

乙醇分子中含氧量为34.8%，含氧量高，热值低，汽化潜热大，抗爆性好，因此乙醇作为燃料可以减少燃烧过程中产生的碳烟和NOx排放，同时可以获得良好的雾化效果，使燃烧更充分，热效率更高。

乙醇的热值（26.9MJ/Kg）比汽油低，但含氧量比汽油大，含乙醇10%的汽油含氧量可达5%，完全燃烧所需空气量仅为汽油的61%。

“均质压燃,低温燃烧”技术

“均质压燃，低温燃烧”技术摘要：摘要:阐述了“均质压燃、低温燃烧”新一代内燃机燃烧技术的背景、技术路线以及所取得的主要研究进展，汽油机样机可实现均质压燃着火与火花点火燃烧模式的平稳切换，最大节油达30%, NOx排放降低95%以上。

还介绍了“均质压燃、低温燃烧”燃烧控制方法：废气控制和火花助燃CAI混合燃烧。

关键字：均质压燃；低温燃烧；废气重压；废气重吸；CAI混合燃烧0前言内燃机是我国石油的主要消费源，消耗了我国60%的石油。

随着我国经济的快速发展，石油总需求越来越大。

我国从1993年已成为原油净进口国，2009年我国石油对外依存度首度超过50%, 2011年7月国家工信部公布数据，1-7月，我国石油对外依存度达到55.3%，首度超过美国的53.5%。

国际能源署(IEA)预测，“中国原油需求增速未来若保持不变，2030年石油进口依存度或将超过80% ，内燃机是大气环境特别是城市大气环境的主要污染源。

近年来上海市区机动车排放的C0, HC和NOx分担率分别为86 %，90%和56 %，北京在非采暖期，机动车排放的C0, HC和NOx分担率分别为60% , 86.8%和54.7%o HC与NOx在太阳光照射下会引起光化学反应，形成光化学烟雾，刺激眼睛和喉咙，阻碍植物生长。

内燃机排出的微粒物(PM )，一般小于1 um，是城市大气中PM2.5的主要来源，可吸人到人肺的底部，微粒中的多环芳烃等是致癌物质，危害人类的健康。

国家环保局提供的数据表明，全世界20个大气质量最差的城市中，中国占了10个。

因此，提高内燃机的燃料利用率，降低有害排放，对于节约石油资源，缓解能源压力，确保国家能源安全及保护环境有重大意义，是我国国民经济和社会发展的重大需求。

1“均质压燃、低温燃烧”燃烧技术介绍汽油和柴油都是从石油中提炼出来的，但它们性质差别相当大。

汽油易引燃但自燃温度高，相反，柴油自燃温度低但难引燃。

简而言之，汽油靠近火便可能燃烧，而柴油容易自燃。

乙醇燃烧热实验报告强烈推荐.doc

燃烧热实验报告一、实验目的1、掌握氧弹式量热计的原理、构造及使用方法2、了解计算机氧弹式量热计系统对燃烧热测定的应用二、实验原理燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。

在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热（Q v,m ），恒容燃烧热这个过程的内能变化（Δr U m ）。

在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热（Q p,m ），恒压燃烧热等于这个过程的热焓变化（Δr H m ）。

若把参加反应的气体和反应生成的气体作为理想气体处理，则有下列关系式：∆c H m = Q p,m ＝Q v,m ＋ΔnRT （1）本实验采用氧弹式量热计测量萘的燃烧热。

测量的基本原理是将一定量待测物质样品在氧弹中完全燃烧，燃烧时放出的热量使卡计本身及氧弹周围介质（本实验用水）的温度升高。

氧弹是一个特制的不锈钢容器。

为了保证化妆品在若完全燃烧，氧弹中应充以高压氧气（或者其他氧化剂），还必须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给量热计本身和其中盛放的水，而几乎不与周围环境发生热交换。

但是，热量的散失仍然无法完全避免，这可以是同于环境向量热计辐射进热量而使其温度升高，也可以是由于量热计向环境辐射出热量而使量热计的温度降低。

因此燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量，而必须经过雷诺矫正作图法进行校正。

放出热(样品+点火丝)＝吸收热 (水、氧弹、量热计、温度计)量热原理—能量守恒定律在盛有定水的容器中，样品物质的量为n 摩尔，放入密闭氧弹充氧，使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器各部件，引起温度上升。

设系统（包括内水桶，氧弹本身、测温器件、搅拌器和水）的总热容为C （通常称为仪器的水当量，即量热计及水每升高1K 所需吸收的热量），假设系统与环境之间没有热交换，燃烧前、后的温度分别为T1、T2，则此样品的恒容摩尔燃烧热为:式中，Q v,m 为样品的恒容摩尔燃烧热(J·mol-1)；n 为样品的摩尔数（mol)；C 为仪器的总热n T T C Q m V )(12,--=容(J·K -1或J /℃)。

乙醇柴油双燃料预混低温燃烧模式试验和数值模拟研究

乙醇/柴油双燃料预混低温燃烧模式试验和数值模拟研究双燃料预混低温燃烧模式可以同时降低发动机尾气中的碳烟和NOx排放,并且可以保证较高的热效率。

此外,双燃料燃烧模式可以实现良好的燃烧相位和放热速率控制,有利于发动机向高负荷工况拓展。

因此,双燃料预混低温燃烧模式具有满足未来更加严格排放法规的潜力。

然而乙醇/柴油双燃料燃烧模式存在UHC(unburned hydrocarbon)和CO排放过高,以及发动机循环波动较大的问题,并且目前对其混合气着火以及燃烧过程机理的认识仍不清晰。

本文采用试验和数值模拟相结合的方法研究了乙醇/柴油双燃料发动机的燃烧和排放特性,并且分析了双燃料燃烧模式下混合气的燃烧机制。

本文首先采用激波管试验装置研究了乙醇-正庚烷二元掺混燃料的化学反应机理以及滞燃期,并在此基础上分析了双燃料发动机中燃料分层特性对混合气滞燃期梯度的影响。

结果表明,双燃料发动机中混合气燃料分层特性可以形成较大的滞燃期梯度。

对于乙醇-正庚烷掺混燃料,固定乙醇当量比(0.3),增大正庚烷含量,混合气当量比小于1.0时,正庚烷含量增大可以有效减小掺混燃料滞燃期;而当混合气当量比高于1.0时,正庚烷含量进一步增大对滞燃期影响不明显。

其次,在双燃料发动机中,预混乙醇可以抑制柴油的低温反应,但预混乙醇同时提高了直喷燃油区域的混合气当量比,因此乙醇预混合气直接影响直喷燃油的着火以及碳烟排放。

本文基于数值模拟研究了定容燃烧弹中预混乙醇/空气和异辛烷/空气氛围下正庚烷喷雾的燃烧和排放特性,并分析了预混燃料性质,预混燃料当量比以及环境温度等因素的影响。

结果表明,在预混乙醇/空气氛围下,接近化学当量比的区域混合气最先着火,而混合气当量比进一步增大(燃料活性进一步提高)的区域滞燃期反而较长。

这主要是由于直喷正庚烷蒸发降低了混合气局部温度,从而抑制了高当量比区域混合气低温放热。

同时初始着火区域混合气当量比主要由环境温度和压力决定,而随着乙醇预混当量比增大,接近化学当量比的区域混合气活性降低,从而导致滞燃期增大。

醇醚双燃料均质压缩燃烧过程分析

醇醚双燃料均质压缩燃烧过程分析闫妍;张煜盛;孟忠伟;吴怡【摘要】A multi-dimensional model of methanol / DME dual fuel HCCI engine was established with the consideration of inlet port, exhaust port, and internal asymmetric structure of combustion chamber. The results showed that the multi-dimensional model could predict the cylinder pressure, temperature, the fuel concentration and ignition timing. There were two high temperature regions in HCCI combustion process, the left lower bottom and the right upper edge of the cylinder, the low-temperature reaction firstly started from these regions. The low-temperature reaction started when cylinder average temperature was about 900K , the high-temperature reaction started when cylinder average temperature was about HOOK.%建立了甲醇/二甲醚HCCI发动机燃烧与排放的多维数学模型.模型考虑了进排气道及燃烧室内部不对称结构.利用CFD软件FLUENT耦合双燃料简化动力学模型,对二甲醚/甲醇发动机的HCCI燃烧过程进行了模拟计算.结果表明,多维模型能够较好地预测缸内压力、温度、物质浓度随曲轴转角的变化过程和着火时刻.双燃料HCCI燃烧过程中有2个高温核心,分别是气缸左下底部和右上方边缘地带的两个区域,低温反应最早从这2个部位开始向缸内其他部位延伸.缸内平均温度达到900K左右开始低温反应,1100 K左右开始高温反应.【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(032)002【总页数】4页(P46-49)【关键词】二甲醚;甲醇;均质压燃(HCCI);燃烧过程【作者】闫妍;张煜盛;孟忠伟;吴怡【作者单位】西华大学交通与汽车工程学院,四川成都610039【正文语种】中文【中图分类】U464在能源和环境问题的双重要求下，新型代用燃料及其燃烧方式已经成为内燃机研究的热点问题。