柴油机HCCI燃烧特点及影响因素分析.pdfVIP

维普资讯 学兔兔 柴油机HCCI燃烧辅点及影晌因素分析 长沙理工大学 社宝杰 李岳林 王立标 汤 彬 摘 要：均质充量压缩燃烧HccI(Homogenous Charge Compression Ignition)是一种新型发动机燃烧方式，它 能有效地解决传统柴油机燃油经济性差和尾气排放高的问题，特别是能够降低NOx和PM的排放，并进一步提 高热效率。柴油机的HCCI燃烧存在HC和CO排放偏高的问题，有待进一步降低，并且由于HCCI燃烧存在的 燃烧控制以及适用工况范围窄等问题，因而目前柴油HCCI发动机还未能实现大规模商品化。介绍柴油机HCCI 燃烧的特点以及影响柴油机HCCI燃烧的一些重要因素，如EGR、进气温度、压缩比8、喷油时刻、燃空当量比和 喷油压力等对柴油机HCCI燃烧和排放的影响。 关键词：柴油机 燃烧方式 HCCI特点 1 HCCI燃烧方式 0 1．1 HCCI燃烧方式 褂 均质充量压缩燃烧HCCI(Homogenous Charge Compression Ignition)是一种新型的发动机燃烧方 式，它综合了汽油机均质点燃和柴油机压缩自燃的 特点，像汽油机那样在进气及压缩行程形成均质混 合气，当压缩到上止点附近时均质混合气自燃着 火，在缸内形成多点火核，从而有效地维持着火燃 图1 HCCI柴油机与普通柴油机的放热率比较 烧的稳定性。这种燃烧方式能有效地解决传统柴油 个阶段：第一阶段(放热曲线上较小的峰值)与低温 机存在的燃油经济性差和尾气排放高的问题，特别 化学动力学有关(冷焰或蓝焰)；第二阶段(放热曲 是能够降低N0x和PM的排放，并进一步提高热效 线上较大的峰值)是主燃烧期；第一阶段是第二阶 率。目前，国际上有多家汽车公司已在其产品发动 段的焰前反应，焰前反应放出的热量加热了余下的 机样机上实现了多缸HCCI稳定燃烧，并取得了大 充量混合气，同时余下的充量继续被压缩，经历短 幅度降低油耗和排放的效果[1]。 时间的延迟后，余下的充量达到着火条件，几乎同 1．2 柴油机HCCI燃烧的特点 时着火，使放热率迅速升高，表现在放热曲线上则 柴油机采用HCCI燃烧方式与普通的柴油机燃 出现大的峰值 ，可见，HCCI燃烧速率较快。 烧方式相比区别在于：前者燃油在进气和压缩行程 HCCI柴油机的优点在于： 已经与空气完全均质混合，进行的是预混合燃烧模 (1)可以同时保持较高的动力性和燃油经济 式，其燃烧速率只与本身的化学反应动力学有关； 性。由于采用压缩点火方式，节流损失减少，同时压 而后者在进气行程中进人燃烧室的是纯空气，在压 缩比较高，多点同时着火的燃烧方式使得放热率显 缩行程接近终了时，才把柴油喷人燃烧室内，让其 著提高，接近于理想的等容燃烧，改善了部分负荷 与空气在极短的时间内形成可燃混合气 (极不均 下的燃油经济性。同时稀燃混合气比热比大，做功 匀)，进行的是扩散燃烧模式，它的燃烧速率主要与 能力强；缸内工质熵增相对低，因此指示热效率也 燃油蒸发速率及其与空气混合速率有关。 得以大幅度地提高[1]。 图1所示为HCCI柴油机与普通柴油机的放热 (2)稀薄燃烧，不存在缺氧情况，并且由于它不 率比较，HCCI柴油机的燃烧过程表现出特别的两 存在柴油机的液滴蒸发扩散燃烧现象，因此可有效