发动机燃烧新技术

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...