外部egr和内部残余废气对汽油hcci燃烧的耦合控制

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1、成都，2007年8月中国内燃机学会燃烧净化节能分会2007年学术年会论文集外部EGR和内部残余废气对汽油HCCI燃烧的耦合控制谢辉，陈韬，张岩，赵华（天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072）摘要：基于可变气门机构的内部废气重压缩策略为HCCI燃烧模式的实现提供了有效的手段，但是对HCCI燃烧过程的控制也受到了很多限制，缺乏灵活性。引入外部废气再循环，利用外部废气对HCCI燃烧过程中缸内充量温度和成分的影响，可以有效地控制缸内的温度条件和热力过程，进而使发动机的燃烧过程得到优化。在确定的工况下，通过优化发动机的燃烧过程，可以降低发动机的机械负荷，减少燃油消耗率，并使

2、HC和NOx排放得到改善。关键词：均质压燃；汽油机；外部废气再循环；很多便利，也带来一些限制。发动机的负荷主要与缸内新鲜充量的数量有关，这样对于相同负荷而引言言，缸内残余废气率就是确定的。而且由于负荷相HCCI燃烧由于具有同时改善汽油机燃油经济同，留在缸内用于加热新鲜充量的废气能量也是相性和NOx排放水平的能力受到了越来越多的关注。同的。虽然这为控制HCCI燃烧过程提供了便利，近些年来，不同的研究者发现基于内部废气策略的但是缺乏对燃烧过程控制的灵活性。如果要合理地四冲程发动机可以使用传统SI发动机的压缩比而且控制发动机的燃烧过程，需要有技术手段可以根据无需辅助的进气加热等设备就

3、可以实现HCCI燃烧不同的需要，改变发动机的热力过程，灵活地控制[3]模式，是一种非常有效的手段。内部残余废气重压发动机的着火时刻和燃烧持续期。为此，很多研缩策略是利用可变气门运动机构，使用排气门早关究者在不同方面作出了努力。主要采用的技术手段[4][5]的方法，利用气门重叠负角捕捉已燃废气在缸内，有：火花辅助点火、缸内燃油直接喷射，可变在进气门打开之前，留在缸内的废气会重新进行压压缩比和外部废气再循环等方法。利用这些方法都缩，这样利用废气的能量加热新鲜充量，使得缸内可以干预缸内的热力学过程，进而达到相对灵活控总工质压缩到上止点时，可以达到混合气自燃着火制发动机燃烧过程的目的。

4、在这些方法中，外部废的条件，缸内混合气多点着火，形成HCCI燃烧。气再循环在传统的汽油机和柴油机中应用很多，积赵华教授通过研究发现内部残余废气对燃烧主要有累了大量的控制和匹配经验，所以在HCCI燃烧中[1]应用不存在技术难点，而且可以充分利用原先废气以下作用：加热作用、稀释作用、热容作用、化学作用和分层效应。其中加热作用、化学作用和分重压缩策略的优点，并且也无需投入太多的成本。层效应对燃烧主要起促进的作用，而其他的作用都因此，使用外部废气再循环和内部残余废气耦合控对燃烧有所抑制。对HCCI来说，内部废气的加热制汽油HCCI燃烧过程是优化HCCI燃烧过程的最佳作用无疑是主要的，因

5、为其对充量自燃起到决定性方案之一。的影响。1试验设备和试验步骤目前利用气门运动控制废气循环的方法被认为[2]是最容易实现HCCI燃烧的方法。但是HCCI仍然试验用发动机是RicardoHydra单缸进气道喷面临着燃烧过程的控制困难等问题。因为在HCCI射汽油机。为了可以实现发动机进排气相位和升程燃烧过程中，废气不仅仅作为加热剂存在，还作为的连续可调，将RicardoHydra单缸四气门进气道减缓放热速度的稀释剂和调节负荷的发动机容积填喷射试验发动机缸盖改换为自行设计的缸盖，进排充剂而存在。废气这种一举多得的作用，既提供了气两侧各安装BMW公司的可变定时机构和可变升基金项目：自然

6、科学基金50476067作者简介：谢辉（1970-），男，副教授，博士，主要研究方向为内燃机燃烧过程与控制程机构，使进排气门的正时在60°CA范围内；升这个中等负荷点，分析通过采用不同的气门参数和程从0.3mm到9mm；都可以实现连续而独立地调外部废气率进行耦合控制效果。因为进气门晚关可节，真正具备灵活地控制气门运动的能力，称之为以影响有效压缩比，有效压缩比又可以在一定程度4VVAS机构。发动机的缸径和行程都为86mm，排上影响HCCI发动机的着火时刻。为了将有效压缩量为0.5L,压缩比为10.64。改进了发动机的进排气比的影响剥离出去，将进气门关闭时刻（IVC）固系统，安装了

7、外部废气再循环的管路。定。实验中，过量空气系数控制为1。在整个试验过程中，节气门全开。为了减小冷如图1所示，对于不同的外部废气率，相同负却水温和润滑油温对HCCI燃烧过程的影响，试验荷下，着火点呈现一种推迟的趋势，燃烧持续期也时分别将冷却水温和润滑油温分别控制在80±1℃单调变长了。相同负荷下，尽管在进气中混入了一和50±1℃。试验中采用30kW的交流电力测功机定量的外部废气，但是进气量变化不大。随着外部倒拖发动机起动，利用火花点火模式着火，经过几废气量的增加，内部废气率则呈现降低的趋势，如