新的发动机燃烧方式--均质充量压燃燃烧(HCCI)

在往复式发动机中，除了火花点燃式燃烧和柴油压燃燃烧的运转方式外还有第3种运转方式，即均质充量压燃燃烧（HCCI）．HCCI模式发动机的运转情况被认为是高效和稳定的。在部分负荷工况下可以大幅度降低NOx的排放．把HCCI燃烧应用到发动机方面尽管仍有一些困难．但HCCI燃烧方式表明在发动机应用的巨大替力，本文将阐述HCCI与传统发动机燃烧方式的不同及其未来的展望。     

均质压燃发动机研究开发新进展

介绍了HCCI燃烧节能和降排放的潜力及其产业化关键技术问题;阐述了HCCI发动机稳态工况下的着火燃烧控制方法、瞬态运行控制方法和数值模拟等方面的最新研究进展。可以看出,目前国际上HCCI产业化研究主要集中在汽油机和柴油机HCCI燃烧控制方面,包括燃烧诊断、燃烧模式切换和瞬态工况过渡。缸内直喷多段喷射是HCCI燃烧在车用发动机上应用更有前途和更具可行性的方式。HCCI发动机产业化进程将取决于快速可变配气系统和高质量燃油喷射系统等技术的进一步成熟和产业化成本。     

均质充气压燃发动机采用热障涂层的试验研究

美国环保署制定的严格的排放法规促使汽车工业需寻求一种可靠的低成本解决方案。均质充气压燃(HCCI)是解决该问题的潜在方案之一。HCCI燃烧过程综合了火花点燃汽油机和压燃直喷式柴油机的技术优点,同时避免了各自的缺点。HCCI发动机成功应用于主要汽车市场的困难之一是怎样为发动机提供实现HCCI所需的热量。设计了一种热障涂层,以利用通常由发动机排气和冷却系统浪费的能量。利用获取的能量作为激发HCCI燃烧所需的热源。通过将1台日产汽车公司汽油机的压缩比由10.3提高到13.5,并对气缸盖火力面、气门头部和活塞顶实施热障涂层处理,实现了这一设想。此外,为了建立HCCI燃烧模式,对发动机的实际控制系统进行了调整。     

二甲醚均质充量压燃发动机燃烧特性试验研究

通过改造一台压缩比为16．5的2-135柴油机,在其上实现DME的HCCI燃烧方式。试验结果表明,DME HCCI发动机不但可以实现无烟燃烧,而且可以有效控制发动机NOx排放,使其接近0排放。在试验负荷范围内,CO排放随负荷增加而降低;HC的排放随负荷变化不大。     

醇类燃料均质压燃技术及其产业化展望

阐述了醇类燃料(甲醇,乙醇)均质压燃(HCCI)技术,通过试验得出了乙醇燃料的均质压燃运行区域,以及进气温度、过量空气系数和EGR率是HCCI技术应用的主要影响因素的结论。指出乙醇燃料均质压燃技术产品的产业化前景应该是双燃烧模式,介绍了将ZS1105柴油机进行改造并进行双燃烧模式试验的情况。     

均质充气压缩点燃(HCCI)技术及其在汽油机上的应用

均质充气压缩点燃着火HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)作为新一代的内燃机燃烧方式,具有传统火花点火汽油机均质混合气特质,同时具有与传统压燃柴油机相当的高效率,具有实现高效、低排放燃烧的巨大潜力。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。文中在介绍HCCI燃烧技术的基础上,分析了汽油机实施HCCI的可行性及其实用化所面临的问题。     

二甲醚均质压燃燃烧的详细化学动力学模拟研究

采用由美国Lawrence Livermore国家实验室提出的二甲醚(DME)详细化学动力学反应机理及其开发的HCT化学动力学程序，对均质充量压缩着火(HCCI)发动机燃用DME的着火和燃烧过程进行了分析。为考虑壁面传热的影响，在HCT程序中增加了壁面传热子模型。采用该方法研究了燃空当量比、进气充量加热、发动机转速和EGR等因素对HCCI着火和燃烧的影响。结果表明，DME的HCCI燃烧过程有明显的低温反应放热和高温反应放热两阶段；增大燃空当量比、提高进气充量温度使着火提前；提高发动机转速和采用冷却EGR使着火滞后。     

乙醇均质压燃性能的试验研究

在一台改造的单缸发动机上进行了乙醇燃料均质压燃的试验研究。试验结果表明,在较宽的混合气浓度范围内,乙醇HCCI发动机产生较高的热效率,各EGR率下在当量比为0.11~0.5范围内指示热效率都在30%以上;在HCCI燃烧范围内,EGR和当量比的合理组合可以将NOx排放控制在1g/(kW.h)以下;在没有后处理器时,乙醇HCCI燃烧产生较高的HC和CO排放;与EGR率相比,当量比对HC和CO排放的影响更为明显。     

基于光谱测试的均质充量压缩着火燃烧的研究

介绍利用光谱测试方法对均质充量压缩着火（HCCI）的燃烧特性进行分析的实例。分析结果显示，一定波长的消光系数与低温氧化反应的活性程度有关，相关知识将对解释HCCI燃烧的机理有所帮助。     

均质充量压缩燃烧研究现状与存在的问题

为了实现发动机的清洁、高效燃烧,国内外科研工作者都将均质充量压缩燃烧(HCCI燃烧)作为柴油机研究的重点。文中介绍了均质充量压缩燃烧HCCI方式的基本概念,论述了HCCI当前的研究进展,分析了HCCI存在的问题,提出了解决问题的对策。这种燃烧方式具有较高的热效率、低NOX和PM排放。     

基于Chemkin的甲烷HCCI燃烧模拟研究

均质充量压缩点燃着火HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）作为内燃机新型燃烧方式。具有高效、低排放燃烧的巨大优势,为汽油机性能的提高提供了广阔前景。文中基于化学反应模拟软件Chemkin,利用九区模型模拟了甲烷的HCCI燃烧过程,分别讨论了进气压力、进气温度、压缩比和燃空当量比对甲烷HCCI燃烧的影响。     

均质充量压缩燃烧方式的研究进展及存在问题

介绍了均质充量压缩燃烧 (HCCI)方式的基本概念 ,分析了HCCI能实现较高热效率、低NOx 排放等优点的机理 ,论述了制约和影响HCCI方式的各种因素及其当前的研究进展 ,探讨了HCCI方式面临的主要困难及其解决途径 ,展望了HCCI方式的应用前景     

火花辅助点火均质充气压缩着火的瞬态控制技术

近几年,随着人们对减少CO_2和其他温室气体排放的技术需求逐渐增加,汽油均质充气压缩着火(HCCI)燃烧方式已获得认可,该技术依靠稀薄燃烧实现低氮氧化物排放和高热效率。然而,汽油机HCCI对缸内温度变化的耐受度很低,因此,在瞬态工况下运行时易发生爆燃和失火。用1台四冲程自然吸气汽油直喷发动机验证了HCCI的瞬态控制,该发动采用可变气门正时和升程的电子控制系统,来优化HCCI的进排气。介绍了引入外部废气再循环的化学计量火花点燃与HCCI着火的切换控制,以及在HCCI运行范围内发动机负荷和转速的变化。     

进气温度对乙醇燃料均质压燃燃烧过程的影响

采用自行设计的进气温度控制系统,在一台由CA6110柴油机改造而成的均质压燃(HCCI)单缸机上进行了进气温度对乙醇HCCI燃烧影响的试验研究。研究发现,在每个工况下都存在一个对应于最大热效率的进气温度,称之为最佳进气温度(PIT),得到了发动机转速、过量空气系数和最佳进气温度间的MAP图。当实际进气温度低于最佳进气温度时,混合气燃烧不及时,指示效率下降;实际进气温度高于最佳进气温度时,混合气燃烧提前,压缩负功增大,指示效率下降;只有当进气温度处在最佳进气温度时,才有最大的指示效率。     

均质充量压缩点燃(HCCI)漫谈

随着现代汽车对发动机动力性和尾气排放标准的要求越来越高，压缩点燃和火花点燃这2种传统燃烧概念的局限性也越来越明显，于是内燃机研究人员提出了一种新的内燃机燃烧概念——均质充量压缩点燃（HCCI）。     

轿车汽油机实现稀燃及降低NOx排放的关键技术

从燃烧室结构、燃烧室内气流运动、点火方式、分层燃烧及燃油喷射方式等几方面论述了当代轿车，气油机实现稀薄燃烧所采用的几项关键技术，介绍了目前降低稀燃汽油机氮氧化物NOx排放所采用的催化技术(NOx直接催化分解技术、选择还原催化技术和吸附还原催化技术)和废气再循环EGR技术，指出了这些技术的综合应用。可以有效地实现汽油机稀薄燃烧，可以大幅地降低稀燃汽油机氮氧化物NOx排放，为轿车汽油机实现稀燃，提高轿车汽油机的经济性和改善其氮氧化物NOx排放提供具体的技术措施。     

乙醇SI/HCCI燃烧模式平稳转换控制策略研究

如何将均质压燃(HCCI)应用到实际发动机上是当前HCCI研究的热点之一,采用HCCI/SI复合燃烧模式是潜力巨大的出路之一。当发动机采用这种复合燃烧模式时,HCCI只能在一定范围内运行的特点决定了发动机在HCCI和SI两种燃烧模式边界工况发生负荷变化时,需要进行两种燃烧模式的相互转换。实现两种燃烧模式的平稳转换需要对转换过程中影响转换平顺性的因素进行分析,综合控制。通过分析试验所得数据,本研究基于主节气门运动规律、点火提前角和供油规律3个主要影响因素提出了主动、协同的控制策略,实现了两种燃烧模式的平稳转换。     

均质充量压缩点燃（HCCI）漫谈

本篇通过分析两种传统燃烧概念的局限性，进而引出一个全新的燃烧概念——HCCI，并且进一步的进行了详细的应用分析。     

基于2阶段喷射的缸内直喷汽油机HCCI燃烧的研究

在缸内直喷汽油机（GDI）上采用2阶段燃油喷射技术来控制缸内混合气形成和燃烧，在GDI发动机上实现了均质混合气压燃（HCCI）燃烧方式，研究了缸内2阶段汽油喷射对HCCI燃烧特性的影响。结果表明，压缩行程中的第2次喷油时间可以有效地控制燃烧始点，二次喷油持续期可以控制燃烧速率、燃烧相位和拓宽发动机负荷。     

预燃室催化燃烧对HCCI发动机燃烧特性的影响

对预燃室壁涂有催化剂的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程进行了数值计算,分析了催化燃烧对HCCI发动机燃烧特性的影响;同时分析了预燃室内催化剂种类、过量空气系数、进气温度、进气速度、缸径以及预燃室壁温对HCCI发动机燃烧特性的影响。结果表明,预燃室存在催化燃烧时对HCCI发动机的着火时刻有很大的影响:随着过量空气系数及预燃室进气速度的增加,HCCI发动机的着火时刻提前;催化剂种类、预燃室缸径以及预燃室壁温对HCCI发动机着火时刻影响不显著,但对缸内燃烧温度影响显著。