内燃机燃烧新技术简介.ppt

内燃机燃烧新技术简介 HCII 什么是HCII ? 从普遍意义上讲，它是一种利用一种易挥发、难自燃的燃料形成预制混合气，再用另一种易自燃的燃料将其引燃的技术。 具体应用在汽油机上，就是首先用进气道喷射方式或缸内直喷形成均质混合气，然后喷入柴油作引燃燃料的技术。 HCII 为什么提出 ？ 基于汽油机不如柴油机热效率高的主要的四点原因 原因 单点点火并以此为中心向周围传播，因而初期燃烧速度过缓； 单点点火无法克服火花塞附近混合气成分波动和气体运动状态波动,因而循环波动大； 可燃混合气可点燃的范围较窄,因而难以稀燃 ； 为防止爆燃,压缩比不能太高。 HCII如何解决以上问题 多点、大面积的柴油燃烧形成多点火核心和火焰传播区域,可获得较高的燃烧放热速率。引燃柴油量的多少和分布形态可以控制燃烧速率,柴油燃烧中产生的碳烟可以在随后的均质预混合燃烧中被氧化掉。这样不仅有望提高燃烧初期的燃烧放热率,还会缩短整个燃烧持续期,提高热力循环的等容度,改善循环波动,从而提高汽油机的热效率。同时,这种燃烧方式可实现无烟燃烧,并适宜于稀燃。 试验方法简介 采用汽油机的电控喷射系统将汽油喷入进气道,在缸内形成均质的汽油空气混合气;柴油作为引燃燃油,在压缩上止点前喷入燃烧室,柴油自燃并引燃汽油均质混合气。 燃烧过程，在视窗下置式可视化发动机上进行了高速摄影及缸内 排气成分分析使用AVL公司的CEB II 排气分析系统,烟度测量使用佛山分析仪器厂生产的FBY- 200 型全自动烟度计。 试验结论 以“多点引燃”为特征的HCII 燃烧模式可以在一定范围内显著提高汽油机的热效率,其燃油经济性可以达到甚至超过柴油机的水平。 HCII 燃烧方式提高了燃烧过程中预混合燃烧所占的比重,其碳烟排放较柴油机大幅度下降,( G/ D) m 达到0. 5 以后排气烟度基本为0 。 试验结论 随着( G/ D) m 的增加,着火点出现的区域由燃烧室的中心向缸壁拓展,呈现中心与周边同时着火的特征,火焰亮度先减小后增加,滞燃期逐渐增长,燃烧速率提高。 HCII 尚存在HC 排放高和大负荷下工作粗暴等问题。 其他新技术简介 AR 燃烧 多孔介质燃烧 富氧燃烧 AR 燃烧 日本本田公司研制的一型摩托车上的汽油机,在40 %以下的节气门开度无需火花塞点火便可进入正常运转, 这种点火燃烧方式被本田公司称之为“AR燃烧”。 AR 是英文“Active Radicals”可译为活性基或活性原子团的缩写。这种活性基是由部分燃烧的燃油所产生的一种化学活性分子“ 碎片”。AR 燃烧不是用火花塞来点火的而是由这种活性的碎片做为“ 火种”,将发动机内的新鲜充量点火并直接使其进入发动机的循环过程。由于在混合气中的化学变化能够由这种“ 火种”来加速, 也能被压缩热来促进,这样在压缩冲程中的许多点均可实现自动点火。AR 燃烧使混合气燃烧更充分,其效率和动力要更大一些,且可以避免敲缸现象 多孔介质燃烧 多孔介质中的超绝热燃烧是一种先进的燃烧技 术, 具有高效低污染的特点。将这一技术应用发动机领域, 有可能引起内燃机技术和产业的一场重大革新。 多孔介质燃烧特点 由于多孔介质具有很大的热容量以及气固之间的传热效率高, 使燃烧过程可在较低温度下进行; 反应区中温度分布均匀, 因而燃烧状态易于控制; 反应区尺度大, 其厚度可达自由火焰厚度的数百倍; 燃烧速率远远大于自由火焰的传播速率; 多孔介质内不存在宏观尺度上的火焰; 燃烧过程非常稳定而完全, 从而有利于对燃烧过程的控制; 污染物排放可达很低的水平,如CO 排放小于10 mgPkW·h , NOx 排放 70 mgPkW·h ; 可达到很高的功率密度(约40MWPm3 ) ,从而实现强化燃烧; 动力范围具有很强的调制性(最大与最小功率之比可达20) ; 由于燃烧过程具有良好的可控性, 故燃烧噪声小。 富氧燃烧  由内燃机燃烧诸阶段特点,可以看出增加内燃机进气中的氧气浓度,从而在主燃阶段特别是其中的缓燃阶段,加速供给氧气提高燃料混合气形成的质量是加速燃烧、缩短缓燃阶段,使燃烧完全进而提高内燃机的动力性能和经济性的关键。、 在内燃机的燃烧过程中,燃料只有完全氧化才能放出全部热量,向气缸中供给充分的燃料是比较容易的,而向气缸中供给充分的氧气供燃烧用则比较困难 为提高氧量,有人提出利用气体分离膜制备富氧空气的技术,并将其用于内燃机燃烧。 富氧燃烧  首先由于供气中氧气含量的增加,在内燃机燃烧过程中的主燃阶段(特别是在其中的缓燃阶段) ,其燃烧速度加快,燃烧温度增高,使得工质的膨胀比增加,动力性能提高,排气温度下降,同时由于燃料分子与氧气分子接触的机会增加,使得燃烧更