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均质压燃(HCCI)燃烧技术的研究现状与展望

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zoޛ)j馑iG方案是控制HCCI燃烧的有效方式之一。

3.4 进气增压

内燃机研究领域内的多方试验表明内燃机进气增压是一种更为有效的均质压燃控制方式。内燃机研究人员Christensen和Johansson就采用这一方式实施了均质压燃试验,试验指出这一方式虽然能够让气缸内的平均指示压力升高和HC排放量的下降,但是平均指示压力的升高还是受到了内燃机压缩比的限制。

3.5 二次喷射

Urushihara和Urata在实施均质压燃试验时使用了与传统的喷油方式不一样的喷油方式,即二次喷射。第一次喷射设定在气门重叠期间,凭借气缸内还未排净的高温废气把燃料加热使其自燃,随后通过燃烧之后的热量加热混合气,这即是导燃喷射,然后在压缩行程起始阶段实施第二次喷射。这一喷射策略实现了内燃机的均质压燃燃烧,但同时也使得内燃机油耗增加,排放恶化。

3.6 EGR

EGR(即废气再循环)能够提高下一工作循环气缸内的温度,有利于均质压燃燃烧的实现。EGR的运用方式有许多种,在均质压燃试验中EGR的运用方式有两种:第一种方式是在进气行程之前排气行程末了关闭排气门,把一部分燃烧之后的废气关闭在气缸内;第二种方式是运用进气管内的真空把排气管内的废气重新吸回到气缸内,这一方式必须延迟关闭排气门。

3.7 火花塞辅助点火

使用火花塞辅助点火引入部分火焰传播过程,能够有效避免HCCI燃烧在大负荷边界发生爆震现象,使发动机获得更大的输出功率。另外,在均质可燃混合气自燃前采用火花塞辅助点火,能够增强燃烧的稳定性,大大减少失火现象的产生。运用火花塞辅助点火让均质可燃混合气燃烧展现出两阶段放热燃烧的燃烧方式,它俨然成了HCCI燃烧的一个热点方向。

3.8 燃料改质

研究人员在HCCI发动机燃料方面进行了大量的试验,试验表明燃料改质是一种拓展HCCI发动机运行范围的有效方式。燃料改质可以给均质可燃混合气提供额外的大量活性基,让气缸内均质可燃混合气的化学反应路径产生变化,精确控制着火时刻,所以有利于对HCCI发动机运行范围的拓展。此外,混合燃料的HCCI燃烧对HCCI发动机运行范围的拓展也可以起到一定的作用。还有双模式运行方案也是拓展HCCI发动机运行范围的研究热点,一般在中低负荷工况时使用HCCI燃烧模式,有效运用HCCI的燃烧优势,在大负荷与过低负荷工况时转换到传统的点燃式和压燃式。但是,这种双模式运行方案的使用又会使发动机变得更复杂。

4 结论与展望

节能环保一直是推进内燃机燃烧技术研究进程的动力之一,均质压燃凭借其热效率高、NOx和碳烟的排放量低而受到青睐,也将会成为全球内燃机研究领域的研究热点。但是,在均质压燃发动机实用化的道路上还存在许多难题,例如:燃烧相位的控制困难,运行范围过窄,HC和CO的排放量大等。对于这些研究难题,研究人员已经找出了一些切实可行的措施,并且不断地向着实用化的方向努力着。

参考文献

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作者简介:何细鹏(1978-),男,湖北黄冈人,硕士,武汉交通职业学院汽车工程学院,教研室主任,研究方向:汽车维修技术。

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