HCCI燃烧技术

4、实现着火时刻以及燃烧效率的精确控制
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燃油经济性高 HCCI燃烧过程中放热率很快，当发动机循环在适当 的阶段时，近似于理想的Otto循环。同时由于HCCI 燃烧属于低温反应，没有发光火焰，所以发动机热耗 散有所降低。因此，就HCCI燃烧其本身而言，有助 于提高热效率。研究表明，在部分工况下HCCI燃烧 的效率与传统柴油机相当。在部分负荷稳定的工况下， HCCI发动机比传统使用节流的火花点火发动机，可 降低高达30%的燃油消耗。
有 变量调节 较低
扩散燃烧
无 变质调节 较高
同时点火
无 变质调节 较高
火焰
压缩终了温度 燃烧温度
有
较低 高温
有
较高 局部高温
无明显火焰峰
较高 相对低温
HCCI特点
1． 采用均质混合气。空气和燃油在HCCI发动机的进气系统中预混合，形成均质的空气/燃油混 合气，然后吸入气缸进行压缩。也有燃油直接喷入气缸、在气缸内与空气进行预混合的。 2． 采用压缩点燃。在压缩冲程中，混合气温度升高，达到自燃温度而自燃。即，不需要任何点 火系统。
3种燃烧方式对比
比较内容 汽油发动机 柴油发动机 HCCI发动机
燃料
过量空气系数 形成方式 稀薄燃烧 着火方式 点火系统
汽油
1左右 喷射 - 均 质 否 点燃 有
柴油
1.6~2.2
范围更广
范围更广混合气
喷射 – 浓稀 喷射 –均质 是 压燃 无 是 压燃 无
燃烧方式
节气门 扭矩调节方式 压缩比
预混燃烧
HCCI燃烧技术优点
1.燃烧热效率高 2.高燃油经济性 3.低NO以及微粒(PM)的排放 4.燃料适应性高
HCCI燃烧技术缺点
1.HCCI发动机冷启动困难 2.HCCI运行工况范围狭窄 3.着火时刻和燃烧率难于控制 4.CH以及CO的排放增多
需要突破的关键技术
1、在HCCI发动机上实现涡轮增压 2、拓宽HCCI发动机的适应工况范围 3、控制HC以及CO的排放量
3． 采用比火花塞点燃式发动机高得多的压缩比，且允许压缩比在一个广阔的范围内变动。
4． 为了使均质混合气能够通过压缩而点燃，必要时需对吸入空气进行加热。
5． 由于压缩点燃的缘故，可以采用相当稀薄的混合气，因此可以按照变质调节的方式，直接通 过调节喷油量来调节扭矩，不需要节气门。
6． 既然均质混合气是自燃的，所以燃烧大体上是整个气缸内同时开始的。同时有多个着火点， 可以采用过量空气或者残余废气达到高度稀释的混合气。
HCCI燃烧技术
——王晓洋
Contents
1 2
HCCI技术简介
HCCI燃烧机理

3
4 5
HCCI的特点
HCCI的优缺点
HCCI需要突破的关键技术
HCCI简介
HCCI的含义 均质充量压缩燃烧，HCCI发动机和传统的汽油发动机一样， 都是向汽缸里面注入比例非常均匀的空气和燃料混合气，而 它的点火过程同柴油发动机相类似，通过活塞压缩混合气使 之温度升高至一定行程而自燃。 基本特征 均质，压燃，低温火焰燃烧。 HCCI燃烧技术是一种高效、清洁的燃烧方式，HCCI燃烧为 稀燃混合气低温下的着火燃烧。均质充量的燃烧避免PM的 生成，燃烧持续期的缩短与燃烧在较低温度下进行可有效抑 制NOx生成，因此，柴油机HCCI能够同时抑制碳烟和NOx 的生成。
HCCI燃烧机理
HCCI燃烧的能量释放过程是受多种化学动力学因素支配的，这 些因素进而又受流体静力学和热力学状态历程的影响。普遍认 为，燃烧的发生受化学动力学的控制，因为缸内的混合气受到 压缩，温度和压力随之上升。温度和压力的时间历程、压缩冲 程结束时的缸内温度和压力、燃油的自燃特性和残余废气量， 连同氧气的浓度、不同的燃油含量和燃烧产物，共同支配着燃 烧开始以及进行的方式。