均质压燃在内燃机燃烧技术中的应用进展与展望.doc

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1、.均质压燃在燃机燃烧技术中的应用进展与展望：xxx学号：xxx联系：xxx导师：xx学院：xxx..摘要：均质压燃式(HCCI)燃烧方式是目前燃机燃烧领域的研究热点。HCCI燃烧是以预混合燃烧和低温反应为特征的燃烧方式。采用HCCI燃烧方式可以同时有效降低柴油机的NOx和破烟排放,并提高柴油机的循环热效率。本文阐述了“均质压燃、低温燃烧”新一代燃机燃烧技术的背景、研究现状以及所取得的主要研究进展。关键词：均质压燃；低温燃烧；燃烧理论；燃料改质1概述燃烧技术是燃机的核心技术，回顾燃机过去30余年的发展历程可以清晰看到，满足日益严格的排

2、放法规已成为燃机燃烧技术进步的主要推动力。以美国重型商用柴油机为例，EPA2010年法规微粒限值（0.01g/hp·h）和NOx限值(0.2g/hp·h)都仅相当于1978年法规限值的1%(微粒：1.0g/hp·h；NOx：20g/hp·h）。在满足每一阶段越来越严格的排放法规中，燃机高效清洁燃烧技术发挥着关键作用，燃烧技术的进步总是超出人们的预期。Richards[1]和Needham[1]分别于1988年和1989年先后在SAE发表论文认为要满足美国1994年排放法规必须采用微粒过滤器（DPF）。此后，人们认为后处理技术是满足1

3、998年排放法规的重要手段。英国Perkins公司Fred..Brear1996年报告指出：DPF在2000年大规模使用该技术[2]。但是，事实上目前先进柴油机燃烧技术在满足欧IV-V法规（相当于EPA20042007法规）仍可以不采用DPF后处理器，这充分显示出燃烧技术在燃机节能和降低有害排放方面的巨大潜力。因此，燃机高效清洁燃烧技术的研究一直都是国际燃机界研究的热点和前沿课题。20世纪90年代后期，尤其是21世纪以来，燃机除了面临满足越来越严格的有害排放法规的挑战，还面临着CO2法规（燃油经济性）挑战，CO2法规逐步成为推动燃机

4、燃烧技术进步的又一主要因素，燃机燃烧理论和燃烧新技术的研究进入了一个新的活跃时期。针对未来超低排放，甚至零排放的有害排放法规和CO2法规，人们提出了不同的燃机新型燃烧方式，如均质压燃（HCCI）、预混合充量压燃（PCCI）、低温燃烧（LTC）、预混合分层压燃（PSCCI）等。综观这些燃烧方式，其核心就是改变以传统柴油机为代表扩散燃烧方式和以传统汽油机为代表的火花点燃的火焰传播燃烧方式，采用预混合、压燃、低火焰温度的燃烧方式，实现燃机高效清洁燃烧。国学者将这一新型燃烧方式统称为“均质压燃、低温燃烧”新一代燃机燃烧方式。2新一代燃机燃烧

5、技术——“均质压燃”“均质压燃、低温燃烧”是一种新型的的燃机燃烧方式，这一概念是经历国外学者数十年对燃机的研究形成的。早在1979年Onishi..等人为了提高二冲程汽油机热效率时，发现汽油机在部分工况下利用缸大量的残余废气，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

6、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HCCI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，主要靠热扩散来实现火焰从点火点到周边的传播，是有明显的火焰前锋面的；而压燃式发动机燃烧时，主要是依靠燃料在缸的喷雾扩散，小的燃油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NOx和碳烟的排放。在HCCI燃烧过程中，缸充量高度均匀，在活塞上行过程中，各处充量温度同步提高，进而几乎同时达到自发着火的

7、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既没有热扩散也不存在燃料扩散。并且，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。三种燃烧模式的对比如图1所示。图1柴油机、汽油机与均值压燃发动机燃烧方式的对比3汽油燃料“均质压燃、低温燃烧”燃烧技术研究进展汽油机燃料挥发性好，易形成均质混合气，缺点是着火温度高，不易压燃。由于汽油机主要应用于轻型车，汽油机HCCI燃烧研究的重点是中小负荷工况的节能和排放问题。..汽油机均质压燃在实现的技术途径上有两种方案，一是基于传统气道喷射汽油机技术方案，另一种是基于缸直

8、喷的技术方案。这两种方案本质差别在于混合气的制备方式不同。前一种方案与目前广泛采用的气道喷射电控汽油机有较好的继承性，结构变化小，但在混合气浓度分层控制上受到较大的制约。缸直喷方案在混合气浓度分层控制上有较大的灵活性，通过缸多次喷油技