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发动机燃烧新技术

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发动机燃烧新技术——Hcci 发动机均质充量压缩着火 HCCI(homogeneou s charge compression ignition)燃烧是一种全新的燃烧方式。是将燃料、空气及再循环燃烧产物所形成的预混合气被活塞压缩,自燃、着火、做功的过程。 一、HCCI 燃烧方式概述 HCCI 是均匀的可燃混合气在气缸内被压缩直至自行着火燃烧的方式。随着压缩过程的进行,气缸内的温度和压力不断升高,已混合均匀或基本混合均匀的可燃混合气多点同时达到自燃条件,使燃烧在多点同时发生,而且没有明显的火焰前锋,燃烧反应迅速,燃烧温度低且分布较均匀,因而,只生成极少的 NOx 和微粒(PM),在低负荷时具有很高的热效率。HCCI 发动机主要具有以下几个特点: 1.超低的 NOx 和 PM 排放。 2.燃烧热效率高。HCCI 发动机的热效率甚至超过了直喷式柴油机。 3.HCCI 燃烧过程主要受燃烧化学动力学控制。 4.HCCI 发动机运行范围较窄,HCCI 发动机燃烧受到失火(混合气过稀)和爆燃(混合气过浓)的限制,使发动机运行范围变窄。对于高十六烷值燃料,由于 HCCI 发动机燃烧非常迅速,在高负荷工况下(混合气浓度大)易发生爆震;对于高辛烷值的燃料,由于HCCI 燃烧为稀薄燃烧,发动机在小负荷工况下容易失火。 5.HCCI 发动机HC、CO 排放偏高。这主要是由于HCCI燃烧通常采用较稀的混合气和较强的EGR,因缸内温度较低造成的。 二、柴油机HCCI燃烧的特点 实现柴油机HCCI 燃烧要面临两方面的困难:一是柴油粘度大,挥发性差,难以形成均质混合气;二是柴油作为高十六烷值燃料,容易发生低温自燃反应,均质混合气的燃烧速度控制困难,易造成粗暴燃烧。 柴油 HCCI 的燃烧放热表现出特别的两个阶段。第一阶段(放热曲线上较小的峰值)与低温化学动力学有关(冷焰或蓝焰);第二阶段(放热曲线上较大的峰值)是主燃烧期;第一阶段是第二阶段的焰前反应,焰前反应放出的热量加热了余下的充量,同时余下的充量继续被压缩,经历短时间的延迟后,余下的充量达到着火条件,几乎同时着火,使放热率迅速升高,表现在放热曲线上出现大的峰值。 因此,HCCI 燃烧速度较快,燃烧始点和放热率对压缩过程中充量的温度、压力等很敏感,控制起来很困难。如果HCCI 燃烧控制得较好,则可在拓宽的大空燃比范围内进行高效稳定的燃烧,循环波动压力小,工作柔和。 三、柴油均质预混合气形成方式 均质混合气的形成是实现对 HCCI 燃烧控制的第一步。国际上采用的柴油均质预混...

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