内燃机燃烧技术探讨

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1、内燃机燃烧技术探讨摘要均质压燃(HCCI)是一种新的燃烧方式，它是预混混合气在压缩过程中温度升高达到自燃温度以后发生的燃烧现象。本文阐述了“均质压燃、低温燃烧”新一代内燃机燃烧技术的背景、研宂现状以及所取得的主要研宂进展。关键词：均质压燃低温燃烧燃烧理论StudyonCombustionTechnologyofInternalCombustionEngineAbstractHCCI(HomogeneousChargeCompressionIgnition)isanewkindofcombustionmode,whichistheauto-ignitionofpre-m

2、ixtureswhentheirtemperatureishighenoughtoself-ignitionbycompression.Thispaperfocusesonthebackground，thetechnicalrouteandthekeyscientificadvancesandachievementsofnewcombustiontechnologyontheHomogeneousChargeCompressionIgnition(HCCI).Keywords:homogeneouschargecompressionignition，lowtemper

3、aturecombustion,combustiontheory1前言内燃机消耗了我国60%的石汕，是我国石油最主要的消费源。随着我国经济的快速发展，石油的总需求越来越人。我国从1993年以来原油主要依赖进口，2009年我国石汕对外依存度首度超过50%，20H年7月国家工信部公布了1〜7月的数据，我国石油对外依存度达到55.3%，首度超过美国的53.5%。国际能源署(IEA)预测：屮国对原油耑求的现状如果没有改变，2030年石油进口依存度或将超过80%lu。由于内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，所以它仍然是应用最为广泛的动力机械。因此，在

4、可预见的未来，汽车等动力机械装賈的主要原动机依旧以内燃机为主。然而现在汽车工业迅速成长，汽车保有量迅速增加，能源短缺和环境污染的M题也口益凸显。因此要实现内燃机的高效率和低排放，从而促进汽车工业的可持续发展，改善燃烧过程成为最直接最有效的途径。2内燃机高效率低排放的意义P、J燃机是大气环境特别是城市大气环境的主要污染源。近年来上海市区机动车排放的CO,HC和NOX分担率分别为86%,90%和56%,北京在非采暖期，机动车排放的CO，HC和NOX分担率分別力60%,86.8%和54.7%。在太阳光照射下HC和NOX会引起光化学反应，形成光化学烟雾，刺激眼晴和喉咙，附碍植

5、物生长。城市大气中PM2.5的主要來源是内燃机排岀的微粒物，会被人吸入，微粒中的多环芳烃等是致癌物质，危害人类的健康。国家环保局提供的数据表明，全世界20个大气质量最差的城市中，中国占了其中10个

6、21。因此，内燃机的高效率和低排放，对于节约石油资源，缓解能源压力，确保国家能源安全及保护环境有重大意义，是我国国段经济和社会发展的重大需求。3新一代内燃机燃烧技术“均质压燃”“均质压燃、低温燃烧”是一种新型的内燃机燃烧方式，这一概念是经历国内外学者数十年对内燃机的研究形成的。苹在1979年Onishi等人为了提高二冲程汽油机热效率吋，发现汽油机在部分工况K利用缸内大量的残

7、余废气，不用点燃也可平稳运转，并称为活化热氛围燃烧过程。这一燃烧过程被广泛认为是最早提出的具有均质压燃特征的燃烧概念HCCI燃烧是一种全新的

8、Aj燃机燃烧方式，并不同于传统的发动机燃烧，通常其燃料和空气先形成均质混合气再进入气缸，活塞上行压缩使得混合气升温而自发着火。HCCI的燃烧方式与传统的点燃式发动机和压燃式发动机都有一定的类似之处，表面上看基本上是两种燃烧模式的结合产物，然而HCC1燃烧模式并不是点燃式发动机与压燃式发动机的简单机械式结合。点燃式发动机燃烧时，主要靠热扩散來实现火焰从点火点到周边的传播，是有明、5的火焰前锋而的；而压燃式发动机燃烧时，主要是依靠燃

9、料在缸内的喷雾扩散，小的燃汕颗粒与高温空气中的氧发生反应而燃烧，通常称为扩散燃烧。在这两种燃烧模式，充量在燃烧室内存在物理量上的不均衡，而发生热扩散或物质扩散，从而导致了N0x和碳烟的排放。在HCCI燃烧过程中，缸内充量高度均匀，在活塞上行过程中，各处充量温度同步提高，进而几乎同时达到A发着火的条件而同时发生着火反应。因此，理论上讲均质压燃发动机的气缸闪既没有热扩散也不存在燃料扩散。并H,HCCI发动机的混合气浓度较低，是稀薄燃烧，因此燃烧温度也较低。HCCI发动机的进气方式与燃烧方式与传统内燃机对比决定了它具有以下优点14]:(1)热效率高。由于燃