HCCI:未来的发动机

均质压燃HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)燃烧概念是发动机燃烧技术的一大革命,也是发动机创新性技术,它是采用均匀的空气与燃料混合气,但用压燃式点火代替火花塞点火,这种燃烧方式具有较高的热效率、低的NOx和PM排放。     

缸内直喷汽油机多种燃烧模式的试验研究

基于量产增压缸内直喷汽油机,采用可变升程机构实现多种燃烧模式,在低升程下实现了均质燃烧、分层稀燃和均质压燃.试验结果表明:在转速2 000 r/min,负荷0.2 MPa,0.4 MPa下,均质压燃的燃烧持续期最短,放热最快;在转速2 000 r/min,负荷0.2 MPa下,均质压燃的燃油消耗率最低,达到337 g/(kW,h),同时均质压燃的NOx排放远低于均质燃烧和分层稀燃.     

醇醚燃料发动机非常规污染物排放特性研究

在1台经过改装的单缸柴油机上,采用气相色谱和FT-IR红外光谱检测技术,开展了进气道喷射DME和甲醇双燃料HCCI燃烧方式,以及进气道喷射DME、缸内直喷甲醇双燃料复合燃烧方式下,非常规污染物排放特性的试验研究。结果表明,在不同的燃烧方式下均检测到甲醛、乙醛、甲酸、甲酸甲酯等非常规排放物,且甲醛是非常规排放物中的主要成分。DME—甲醇HCCI燃烧方式下,在同一负荷下随着甲醇喷射量的增加,甲醛、乙醛、甲酸甲酯的排放都有所增加;在同一甲醇浓度下随着发动机负荷的增加,甲醛的排放增加,乙醛的排放减少,甲酸甲酯的排放先减少后增加。复合式燃烧方式下,甲醛的排放随着有效功率的增大呈先降低后升高的趋势;甲酸甲酯和甲酸的排放均随着有效功率的增加而减少,随着DME喷射比例的增加而增加。DME—甲醇HCCI燃烧方式下,甲醇排放量增加十分明显。     

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。     

天然气发动机燃烧方式分析

根据混合气形成和着火方式将天然气发动机的燃烧模式分成均质混合气点燃、非均质混合气点燃、均质混合气压燃和非均质混合气压燃/引燃4种。分析了这4种燃烧模式针对发动机性能和排放方面的特点,讨论了目前存在的问题。认为目前最有实用价值的模式为柴油引燃天然气非均质扩散燃烧,因为其热效率高于火花点火发动机,与传统柴油机相当,而有害排放物排放却较柴油机明显降低,并且相对于HCCI更易实现。     

催化燃烧应用于均质压燃发动机的几种计算模型

通过耦合DETCHEM软件包及CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶及活塞冠周边涂有催化剂的HCCI发动机燃烧过程进行了数值计算,建立了多区模型。针对在处理缝隙区存在催化剂时出现的一些问题,提出了4种不同的计算模型,对比分析了这4种计算模型与基准模型在缸内温度、放热率和HC,NOx以及CO排放等方面的差别。     

掺氢天然气HCCI发动机燃烧特性数值模拟研究

为了研究不同运转参数对掺氢天然气均质压燃（HCCI）发动机的燃烧特性影响,基于Chemkin模拟软件,结合GRI-Mech3.0化学反应动力学机理,建立了HCCI 发动机的数值模型。数值模拟了掺氢天然气HCCI发动机在掺氢体积比为5%时不同运转参数下的燃烧特性,主要包括对发动机燃烧过程中缸内压力、温度、燃烧放热率和NO_x排放的影响。结果表明,在掺氢天然气HCCI发动机燃烧过程中,转速变化对缸内温度、压力和燃烧放热率的影响不大,但NO_x排放随转速增大而减小;缸内温度、压力、燃烧放热率及NO_x排放随过量空气系数增大而降低;缸内压力、燃烧放热率及NO_x排放随进气压力增大而提高,进气压力对缸内温度影响较小;缸内温度、压力、燃烧放热率及NO_x排放随进气温度增大而提高。为实际改善掺氢天然气HCCI发动机的燃烧动力性、经济性和减少排放提供了理论依据。     

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。     

Comparison of HC species from diesel combustion modes and characterization of a heat-up doc formulation

This study summarizes engine speed and load effects on HC species emissions from premixed charge compression ignition (PCI) and conventional diesel combustion, and it evaluates diesel oxidation catalyst (DOC) formulations on a gas flow reactor for the purpose of diesel particulate filter regeneration or lean NO_x trap desulfation. HC emissions are sampled simultaneously by a Tedlar bag for light HC species and by a Tenax TA™ adsorption trap for semi-volatile HC species, and they are analyzed by gas chromatography with a flame ionization detector. The bulk temperature and residence time during combustion are key parameters that are important for understanding the effects of speed and load on engine-out HC emissions. The degree of post-flame oxidation is higher in PCI than in conventional combustion, and it is increased for PCI with a higher speed and load, as indicated by a lower fuel alkanes/THC ratio, a higher alkenes/fuel alkanes ratio, and a higher methane/THC ratio. Ethene and n-undecane are two representative HC species, and they are used as a surrogate mixture in the gas flow reactor to simulate PCI and conventional combustion with in-cylinder post fuel injection. Among the three DOC formulations tested, the catalyst with constituent precious metals of platinum and palladium (PtPd) showed the best light-off performance, followed by PtPd with an addition of cerium dioxide (PtPd+CeO₂), and platinum (Pt), regardless of exhaust compositions. Conventional combustion exhaust composition shows a lower light-off temperature than that of PCI, regardless of catalyst formulation.     

外部热EGR对基于优化动力技术的汽油HCCI燃烧的影响

考察了外部热EGR对基于优化动力技术的汽油HCCI发动机燃烧的影响。试验结果表明:外部热EGR可以推迟HCCI燃烧的着火时刻,减缓放热速率,但对于高辛烷值燃料的HCCI燃烧,它对更高EGR率的兼容能力不强,需要提高进气温度来提高燃烧的稳定性;随着EGR率的增加,燃烧持续期延长,缸内温度和压力峰值均减小,指示热效率也随着减小;NOx排放随着EGR率的增加在经过一个"拐点"后始终维持在一个较低的水平,而CO和HC的排放随着EGR率的增加显著增加,燃烧恶化。     

柴油 CI-HCCI 燃烧模式平顺切换的试验研究

针对双燃烧模式柴油机在CI-HCCI燃烧模式切换过程平均指示压力（pi ）较大波动的问题,开展了改善CI-HCCI燃烧模式切换过程 pi平顺性的试验研究。试验通过单段喷射和两段喷射两种燃油补偿方式对过渡循环进行燃油补偿,研究不同燃油补偿系数对改善切换过程 pi平顺性的影响,确定两种燃油补偿模式下的最优燃油补偿系数,并对两种燃油补偿模式下的最优方案进行了对比研究。研究结果表明,单段喷射和两段喷射燃油补偿方式的最优燃油补偿系数相近,两段喷射燃油补偿模式对切换过程 pi平顺性的改善效果要优于单段喷射燃油补偿模式,当燃油补偿系数均为1．05时,两段喷射燃油补偿模式 pi循环变动率为3．1％,较直接切换和单段喷射燃油补偿模式分别降低了约70％和46％。     

准均质充气压缩点火燃烧的模拟和试验研究

利用单区模型,结合详细化学反应动力学机理,模拟了DMM燃烧时的缸内压力和NO浓度及几种基团的浓度变化曲线;并将上述计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明该模拟能准确预测着火时间,并能合理预测缸内压力峰值和NO浓度变化趋势。利用该模型能指导优化发动机参数,更有效地组织发动机的燃烧过程。     

反应活性控制压燃对内燃机性能的影响

近年来,车用内燃机燃烧化石燃料对于环境和全球能源带来巨大挑战。探究高效率、低排放的燃烧方式对于内燃机的发展迫在眉睫。文章通过查阅相关文献,结合当前研究热点,分析低温预混燃烧对于内燃机性能的影响,通过对均质充量压燃（HCCI）和预混压燃（PCCI）的介绍,分析其存在的不足之处进而引出了反应活性控制压燃（RCCI）的燃烧方式。文章对RCCI 燃烧原理、放热过程以及燃烧特性进行分析,结合在 RCCI 燃烧中的双燃料策略与单燃料策略对发动机燃烧特性和排放特性的影响,得出 RCCI 发动机能够实现更高的热效率和超低 NOX 和颗粒物（PM）排放的结论,但同时 RCCI 仍有进一步改进的余地。     

火花点火发动机碗型燃烧室的优化试验研究

介绍了在一台单缸电控汽油喷射发动机上进行的火花点火发动机碗型燃烧室的优化试验研究。试验结果表明,合理选择碗型燃烧室的结构尺寸,结合排气再循环提高压缩比,可改善发动机的经济性并降低排放。