外部EGR对HCCI汽油机拓展运行范围的影响.pdfVIP

中国工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：074090 外部EGR对HCCI汽油机拓展运行范围 的影响1 谢辉陈韬张岩赵华 (天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津，300072) 摘要：在Ricardo Hydra单缸四冲程发动机上，．使用全可变气门运动机构实现了基于 废气对HCCI燃烧的影响规律，在相同的气门参数下，外部废气可以推迟着火时刻，延 欧燃烧持续期，降低发动机的最大爆发压力和最大压升率。将外部废气再循环用于原 HCCI燃烧范围的上边界，可以有效避免限制发动机大负荷的爆震现象。结合气门参数 的灵活调整，使用越多的外部废气可以得到越大的负荷，但是，当外部废气率增大到一 定程度，出现失火的现象，限制负荷范围的进一步拓展。在各个转速下，外部废气再循 环的方法可以将基于内部废气重压缩策略HCCI发动机的负荷范围平均拓展30％左右。 关键字：HccI外部废气拓展负荷范围一 引言 HccI燃烧由于具有改善燃油经济性和NOx排放水平受到了越来越多的关注。近些 年来，不同的研究者发现基于内部废气策略的四冲程HCCI发动机可以使用传统的传统 SI发动机的压缩比而且无需辅助的进气加热。内部残余废气是使用排气门早关的方 法，利用气门重叠负角捕捉在缸内的。在进气门打开之前，留在缸内的废气会重浙进 行压缩，利用废气的能量加热新鲜充量，使得缸内总工质压缩到上．IJ==点时，可以达到 混合气自燃着火的条件，缸内混合气多点着火，形成HCCl燃烧。这样不仅利用了废气 的热能，省掉了进气加热装置，又可以直接将残余废气作为减缓放热速度的稀释剂和 调节负荷的发动机容积填充剂，是一种一举多得、简单易行的方式。目前利用气门运 着燃烧过程的控制、运行范围狭窄、CO和HC排放高等问题f4J。为此，很多研究者在不 同方面作了努力，一些人研究HCCI燃烧模式和SI燃烧模式之间无缝的转换，而另一些 最大化，同时也可以减少两种燃烧模式之间的转换次数。目前通常限制HCCI燃烧负荷 76064) ’国家自然科学基金项目(项目编号：504 作者简介：谢辉，男，博士，副教授，主要研究方向为内燃机燃烧理论与控制 联系电话8009 Email：xiehui@tju上du．cn 763 范围上边界的是爆震现象。为此在使用内部废气重压缩策略的发动机中考虑引入外部 废气再循环，来控制发动机的爆震现象，拓展HccI燃烧的负荷范围吼． 1．试验装置和试验步骤 试验用发动机是Ricardo 温度和成分的控制能力，采用可以实现发动机进排气相位和升程连续可调的4VVAS机 构。于是将Ricardo Hydra单缸四气门进气道喷射试验发动机缸盖改换为自行设计的缸 盖，进排两侧各安装BMW公司的可变定时机构和可变升程机构，使进排气门的正时和 升程都可以连续而独立调节，真正具备灵活地控制气门运动的能力，其气门运动曲线 机的进排气系统，安装了外部废气再循环的管路。 在整个试验过程中，节气门 全开。为了减小冷却水温和润滑 油温对HCCI燃烧过程的影响，试 验时分别将冷却水温和润滑油温 控制在80±1℃和50±l℃。试验 中采用30kW的交流电力测功机倒 拖发动机起动，利用火花点火模