柴油机均质压缩燃烧HCCI的实现与优化模拟研究

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1、广东工业大学硕士学位论文柴油机均质压缩燃烧（HCCI）的实现与优化模拟研究姓名：周伟文申请学位级别：硕士专业：汽车工程指导教师：熊锐20090605摘要均质充量压缩燃烧(HomogeneousChargeCompressionIgnition，HCCI)可以极大地降低内燃机排放中的碳烟(PM)和氮氧化合物(NOx)，被认为是解决当今内燃机节能与排放问题的极具潜力的燃烧方式之一，已成为国内外内燃机界的研究热点。区别于传统柴油机和汽油机燃烧过程，均质充量压缩燃烧方式的燃烧放热几乎全部发生在混合气瞬间自燃过程中，燃烧过程只受化学

2、动力学控制，不同于传统燃烧过程的湍流火焰传播或油气混合过程控制的火焰传播，无明显的火焰前锋，其优点是气缸内最高燃烧温度较低而且均匀，PM和NOx生成量很少，具有很高的热效率。目前柴油机HCCI燃烧仍未能得到推广，主要因为HCCI柴油机面临着均质混合气配制和着火、燃烧过程的控制两大难题。针对柴油机HCCI燃烧实用化尚存在的问题，本文采用计算机模拟方法研究两种有助于柴油机均质充量压缩燃烧实现的技术：废气循环技术和新型喷油技术对HCCI柴油机燃烧的作用。建立HCCI柴油机燃烧模型，通过Labview软件编写关于柴油机HCCI燃烧

3、放热率受EGR因素的影响的计算程序。描述在不同EGR率的情况下，放热率的变化。在此研究基础上，通过Boost软件建立HCCI柴油机一维模型，研究和分析不同EGR率和压缩比对HCCI柴油机缸内压力、温度以及柴油机性能的影响。并对模拟数据进行优化处理，寻求一种可实现高质量HCCI燃烧的EGR率和压缩比配合。基于当前先进喷油技术对燃烧控制的作用，在已有柴油机模型上，通过改变喷油脉冲和喷油速率，研究不同的喷油方式，对柴油机燃烧的影响，为HCCI燃烧起始点和燃烧持续期控制提供理论基础。l广东工业人学工学硕f=学位论文通过本文的模拟研

4、究分析，将能更好的揭示实现HCCI燃烧的两种实现手段(EGR、电控喷油)的特点，进一步搞清柴油机均质充量压缩燃烧方式燃烧始点和燃烧过程的控制因素，了解其作用规律和作用程度，以此寻求实现有效地控制柴油机HCCI燃烧的方法，为HCCI燃烧的实用化提供了模拟数据和理论支持。关键词：柴油机，均质充量压燃，燃烧模拟，Boost，EGR，电控喷油IIAbstractAbs仃actWiththeexcellentabilityofemissioncontrolandhighefficiencyofcombustion,Homogeneo

5、usChargeCompressionIgnition(HCCI)isreckonedasapotentialwaytosolvethedieselengineproblemsaboutcombustionandemission．Differentfromthetraditionalcombustionmode，HCCIcombustionshowsitssuperiorities．Firsttheheatreleasedrateishigherandmoreconcentrated．Secondthecombustion

6、iscontrolledbychemicalkineticsonly,differentfxomthetraditionalcombustionprocesswhichisdirectlycontrolledbyturbulentcombustionflamepropagationorfuelairmixingprocess．Asaresult，there’SnoobviousflamepropagationinHCCIcombustion．Thirdthankstotheadvantagesoflowerandunifo

7、rmmaximumcombustiontemperatureincylinder,lessPMandNOxwillemitedintotheair．ForthHCCIcombustionmodepresentshigherthermalefficiency．Butduetothedifficultyofmakinghighqualitymixturegasandcontroltheignitiontimeandcombustionprocess，HCCIcombustionmodeishardtobeusedwidly．F

8、ocusontheproblemaboutHCCIrealization，thispaperpresentstheeffectofexhaustgasrecycleandnewinjectmodeonHomogeneousChargeCompressionIgnitioncombustionproces