张兴业谈HCCI发动机

也许大部分人还对HCCI有些陌生，张兴业解释说：“HCCI压燃发动机是将燃料和空气预先混合成稀薄气体充入发动机的气缸。随后压缩处理达到较高的压力和温度．直到发生类似汽油机的爆震敲缸反应。由于这种方式的能量释放不是产生于火焰推进．而是产生于爆发。形不成颗粒物和氮氧化物排放。因此在环保方面的改进功效相当明显。”同时，HCCI发动机还可以使用多种燃料。     

拓宽HCCI发动机运行区域的方法探讨

均质充量压缩燃烧(HCCI)技术由于其较高的燃油经济性和极低的NOx及PM排放越来越受到重视,但是由于HCCI模式发动机运行区域狭小,限制了其在实际中的应用。对限制HCCI发动机运行区域的因素进行了分析,并研究讨论了拓宽HCCI模式运行区域的方法,包括使用进气增压、提高压缩比、使用混合燃料和废气再循环(EGR)等,能在一定程度上拓宽HCCI发动机在高负荷或低负荷时的运行区域,使HCCI燃烧技术能在发动机高负荷和低负荷的工况下适用。     

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。     

浅谈HCCI发动机

HCCI发动机是什么? HCCI的全称是"Homogenous Charge Compression Ignition",即均质充气压缩点燃方式。HCCI不同于传统的压缩点燃方式和火花塞点燃方式,是一种全新的发动机燃烧方式。现代车用发动机分为压燃式发动机(柴油机是其典型代表)和点燃式发动机(汽油机是其典型代表)。现     

浅析氢燃料HCCI发动机

文章介绍了氢燃料HCCI发动机,氢燃料与HCCI燃烧方式相结合可以有效的降低污染物的排放。文中从氢燃料HCCI发动机的实现方式,氢燃料HCCI燃烧缺陷及处理方法等方面进行了分析。     

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。     

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。     

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。     

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。     

混合气分层对HCCI汽油机极限负荷和燃烧特性的影响

对比研究HCCI汽油机在不同空燃比下采用混合气分层策略时的极限负荷、NOx排放量和燃油经济性,考察了在此策略下过量空气系数λ和EGR率对HCCI发动机燃烧特性的影响。结果表明,混合气分层压缩燃烧模式能有效降低HCCI燃烧的压力升高率,具有拓展负荷范围的潜力,但同时也使NOx排放增加;适当的过量空气系数能在一定程度上改善HCCI发动机的燃烧特性,采用9%的EGR率时发动机油耗率最低,具有明显节油效果。     

二茂铁和乙醇对HCCI爆震影响的试验研究

为了抑制HCCI发动机在高负荷时的爆震,通过在基础燃料(PRF90)中分别添加少量二茂铁和乙醇,在一台改造过的4缸柴油机的第4缸进行HCCI燃烧试验,研究其对HCCI发动机爆震的影响。试验结果表明,在发动机转速为1 400 r/min、相同当量比的稳态工况下,随着二茂铁质量分数和乙醇体积分数的增加,HCCI发动机缸压和放热率峰值降低,燃烧持续期增加,爆震得到有效抑制,负荷范围得到拓宽。在较小的质量分数下,二茂铁作用不明显,而过多的二茂铁、乙醇导致发动机失火可能性增加,二茂铁的质量分数应为0.035%左右,乙醇体积分数应为1%左右。     

柴油机HCCI燃烧初探

介绍了HCCI燃烧机理和目前能实现的方案。以4112柴油机为试验发动机,采取缸内早喷的方法,实现了柴油机的HCCI燃烧,通过考察缸内压力和温度的变化,探讨了柴油机HCCI燃烧的特点。     

HCCI——一种大有前途的清洁汽车技术(二)

(接上期) 4国外HCCI的研究及应用现状 柴油HCCI燃烧过程的研究始于上世纪90年代中期. 1992年,美国西南研究院(SWRI, SouthwestResearch Institute)研究者首次在1.6L VW发动机上研究了HCCI,使发动机的工作负荷范围从14％拓宽到34％.1996年,研究者又采用缸外预混的方法在柴油燃料HCCI燃烧过程的研究方面取得了突破性的进展,研究发现,HCCI运行工况对EGR率、压缩比和空燃比依赖很大,可接受的、不发生爆震的HCCI工况被限制在了很小的参数范围内.     

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。     

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。     

增程式电动汽车増程器用发动机的选择

为提高增程式电动汽车的经济性能,有效降低使用成本。从増程器发动机入手,分析了増程器用发动机的特点及要求,并对多种类型的发动机进行了综合对比。结合目前各类型发动机的发展现状,选取了米勒循环HCCI发动机作为増程式电动汽车的増程器发动机,并通过GT-Power仿真验证了米勒循环HCCI发动机的合理性及有效性。     

HCCI汽油机试验台架及其控制系统开发

基于1台双缸汽油机的改造搭建了HCCI汽油发动机试验台架及其控制系统.该系统基于不同的控制策略,可实现发动机不同的运行模式,同时可对缸压、离子电流等参数进行采集.试验结果表明,该发动机可成功实现从单缸SI模式过渡至另一缸HCCI模式的切换;控制系统可根据两缸的特点对空燃比、点火相位等参数进行有效控制,满足HCCI试验的基本要求.     

HCCI汽油机配气方案设计与试验研究

针对奇瑞缸内直喷2.0L发动机,利用耦合详细化学反应动力学的发动机循环模拟计算,优化设计了HCCI配气方案,这是国内率先在多缸4冲程产品汽油机上实现了HCCI燃烧,缸内循环波动和缸问循环波动小于2%,并大幅度降低了油耗和NOx的排放.     

内部EGR对HCCI燃烧及自由离子生成影响的数值研究

首先运用GT-Power和Chemkin软件建立HCCI发动机仿真试验平台,模拟了HCCI单缸试验样机的工作过程,计算出不同气门负重叠角时的内部EGR率.接着研究了不同的内部EGR率对自由离子生成和HCCI燃烧过程诸参数的影响,包括对最高燃烧温度、最大爆发压力、燃烧始点、燃烧持续期和CHO+与H3O+的摩尔分数的影响.最后探讨了仿真模型中引入Warnatz离子生成机理进行离子电流信号产生机理模拟研究的可行性.     

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。