【圖文】均質(zhì)混合氣壓燃燒技(HCCI )

1、 HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)需要突破的關(guān)鍵技術(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)需要突破的關(guān)鍵技術(shù) 1由于 由于HCCI的同時(shí)壓燃和放熱，瞬時(shí)間汽缸和活塞會(huì)受到強(qiáng)大的壓 的同時(shí)壓燃和放熱， 由于 的同時(shí)壓燃和放熱 有可能會(huì)產(chǎn)生爆震的現(xiàn)象，所以必須降低混合氣的空燃比， 力，有可能會(huì)產(chǎn)生爆震的現(xiàn)象，所以必須降低混合氣的空燃比，這就 需要HCCI在稀燃狀態(tài)下工作，排氣的溫度也比較低，使得發(fā)動(dòng)機(jī)較 在稀燃狀態(tài)下工作， 需要 在稀燃狀態(tài)下工作 排氣的溫度也比較低， 難采用渦輪增壓。 難采用渦輪增壓。 2著火定時(shí)的控制 著火定時(shí)的控制 與傳統(tǒng)火花點(diǎn)火汽油機(jī)和柴油機(jī)不同， 與傳統(tǒng)火花點(diǎn)火汽油機(jī)和柴油機(jī)不同，HCCI燃燒過程中著火定時(shí)不 燃燒過程

2、中著火定時(shí)不 受火花點(diǎn)火或噴油的直接控制， 受火花點(diǎn)火或噴油的直接控制，而是由空氣和燃料所組成的混合氣的 自動(dòng)點(diǎn)火的化學(xué)反應(yīng)決定。在大范圍的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷內(nèi)， 自動(dòng)點(diǎn)火的化學(xué)反應(yīng)決定。在大范圍的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷內(nèi)，尤其是在快速 的瞬態(tài)工況下，HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)著火定時(shí)的控制成為HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)面臨 的瞬態(tài)工況下，HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)著火定時(shí)的控制成為HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)面臨 發(fā)動(dòng)機(jī)著火定時(shí)的控制成為 的主要挑戰(zhàn)。目前控制著火定時(shí)的主要措施有:直接調(diào)節(jié)進(jìn)氣溫度 直接調(diào)節(jié)進(jìn)氣溫度、 的主要挑戰(zhàn)。目前控制著火定時(shí)的主要措施有 直接調(diào)節(jié)進(jìn)氣溫度、 改變EGR率調(diào)節(jié)缸內(nèi)混合氣的溫度和成分、可變壓縮比 率調(diào)節(jié)缸內(nèi)混合氣的溫度和成分、

3、 改變 率調(diào)節(jié)缸內(nèi)混合氣的溫度和成分 可變壓縮比(VCR控制 控制 混合氣在TDC時(shí)的溫度、可變氣門定時(shí) 時(shí)的溫度、 混合氣在 時(shí)的溫度 可變氣門定時(shí)(VVT改變缸內(nèi)的殘余廢氣 改變缸內(nèi)的殘余廢氣 量和有效壓縮比，燃油噴射定時(shí)(在直噴式系統(tǒng)中 在直噴式系統(tǒng)中以及使用燃油添加 量和有效壓縮比，燃油噴射定時(shí) 在直噴式系統(tǒng)中 以及使用燃油添加 劑來改變混合氣的活性等。其中可變壓縮比和可變氣門定時(shí)最有發(fā)展 劑來改變混合氣的活性等。其中可變壓縮比和可變氣門定時(shí)最有發(fā)展 潛力，但是在成本和可行性方面還需要進(jìn)一步的研究。 潛力，但是在成本和可行性方面還需要進(jìn)一步的研究。 3.運(yùn)行范圍的拓展 運(yùn)行范圍的拓展

4、HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)在中低負(fù)荷可以很好地運(yùn)行。但是在高 發(fā)動(dòng)機(jī)在中低負(fù)荷可以很好地運(yùn)行。 發(fā)動(dòng)機(jī)在中低負(fù)荷可以很好地運(yùn)行 負(fù)荷時(shí)，混合氣加濃，燃燒速度過快，壓力升高率過大， 負(fù)荷時(shí)，混合氣加濃，燃燒速度過快，壓力升高率過大， 燃燒非常劇烈，發(fā)生爆震現(xiàn)象， 燃燒非常劇烈，發(fā)生爆震現(xiàn)象，同時(shí)由于燃燒溫度升高 NOX排放過高 在過低負(fù)荷時(shí)，燃燒效率過低，并且著火 排放過高;在過低負(fù)荷時(shí) 排放過高 在過低負(fù)荷時(shí)，燃燒效率過低， 困難。因此HCCI燃燒被限定在一個(gè)有限的運(yùn)行范圍內(nèi)。 燃燒被限定在一個(gè)有限的運(yùn)行范圍內(nèi)。 困難。因此 燃燒被限定在一個(gè)有限的運(yùn)行范圍內(nèi) HCCI運(yùn)行范圍除了需要向高負(fù)荷范圍拓展外，還

5、需 運(yùn)行范圍除了需要向高負(fù)荷范圍拓展外， 運(yùn)行范圍除了需要向高負(fù)荷范圍拓展外 向低負(fù)荷范圍拓寬，提高低負(fù)荷時(shí)HCCI燃燒的穩(wěn)定性、 燃燒的穩(wěn)定性、 向低負(fù)荷范圍拓寬，提高低負(fù)荷時(shí) 燃燒的穩(wěn)定性 燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能，其中包括低怠速和冷啟動(dòng)工況。 燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能，其中包括低怠速和冷啟動(dòng)工況。 目前，雙模式運(yùn)行策略，即在中低負(fù)荷使用HCCI燃 目前，雙模式運(yùn)行策略，即在中低負(fù)荷使用 燃 燒模式， 燒模式，而在大負(fù)荷或過低負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)入傳統(tǒng)火花點(diǎn)火燃燒 或柴油機(jī)燃燒模式，成為了HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的一大研究熱點(diǎn)。 發(fā)動(dòng)機(jī)的一大研究熱點(diǎn)。 或柴油機(jī)燃燒模式，成為了 發(fā)動(dòng)機(jī)的一大研究熱點(diǎn) 這種雙模式運(yùn)行策略

6、充分利用HCCI的優(yōu)點(diǎn)，但是燃燒模 的優(yōu)點(diǎn)， 這種雙模式運(yùn)行策略充分利用 的優(yōu)點(diǎn) 式之間的切換又增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。 式之間的切換又增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。 4.碳?xì)?碳?xì)?HC和一氧化碳 和一氧化碳(CO的控制 的控制 碳?xì)?和一氧化碳 HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)中的 發(fā)動(dòng)機(jī)中的HC和CO排放通常較高。特別是中 排放通常較高。 發(fā)動(dòng)機(jī)中的 和 排放通常較高 低負(fù)荷時(shí)，由于HCCI燃燒溫度過低，靠近缸壁處的燃油 燃燒溫度過低， 低負(fù)荷時(shí)，由于 燃燒溫度過低 無法燃燒，同時(shí)由于溫度過低缸內(nèi)的CO無法被完全氧化， 無法燃燒，同時(shí)由于溫度過低缸內(nèi)的 無法被完全氧化， 無法被完全氧化 排放大幅度增加。 故HC和CO排放大幅度增加。同時(shí)由于缸內(nèi)的混合氣均勻， 和 排放大幅度增加 同時(shí)由于缸內(nèi)的混合氣均勻， 在壓縮沖程時(shí)縫隙中進(jìn)入了一部分燃油混合氣， 在壓縮沖程時(shí)縫隙中進(jìn)入了一部分燃油混合氣，這部分混 合氣在膨脹沖程重新返回氣缸內(nèi)，增加了HC排放 排放。 合氣在膨脹沖程重新返回氣缸內(nèi)，增加了HC排放?？梢?通過壁面絕熱、壁面催化涂層和減小活塞頭部與氣缸的間 通過壁面絕熱、 隙來降低壁面淬熄。 隙來降低壁面淬熄。通過增壓和增加進(jìn)氣溫度同樣可以降 排放。 的排氣溫度較