柴油均质压燃燃烧(HCCI)的计算模拟研究

通过可模拟均质压燃燃烧(HCCI)的计算程序分析了进气温度、压缩比、过量空气系数、EGR率等参数对柴油机HCCI的影响,同时确定HCCI可行的工况范围。计算所得出的HCCI可行范围和优化工况对相应燃烧试验具有指导作用。     

汽油机均质混合气压燃燃烧(HCCI)技术

在汽油机普遍采用电控技术,发动机性能得到较大改善的今天,稀薄燃烧技术为汽油机性能的提高提供了广阔的前景.而HCCI燃烧技术,是一种集常规汽油机和柴油机于一体的新概念燃烧.本文在介绍HCCI燃烧技术的基础上,分析了汽油机实施HCCI的可行性,并介绍了HCCI发动机实用化所面临的问题,提出了废气再循控制HCCI燃烧过程的方案等.     

乙醇燃料均质压燃(HCCI)燃烧边界

在一个单缸排量为1．14L、压缩比为17：1的自然吸气发动机上,使用乙醇燃料采用进气道低压喷射,进行了HCCI燃烧区域的实验研究,结果表明,在进气温度为150℃时,乙醇燃料可以在较宽的范围内（φa=1～9）实现HCCI燃烧,并且以过量空气系数为标志存在着明显的边界,当过量空气系数φa〉9时,燃烧不完全、甚至熄火,φa=9为该实验条件下的稀燃界限,当过量空气系数φa〈3时,不加EGR则产生爆震燃烧;加入EGR则爆震现象消失,可以实现HCCI燃烧,φa=3为该实验条件下的爆震限,当过量空气系数咖。〈1时,加入较多的EGR可以实现HCCI燃烧,但由于燃烧不完全,CO排放大幅度增加,指示效率下降,φa=1为该实验条件下的浓燃界限。     

均质压燃(HCCI)燃烧过程控制方式的研究

均质压燃(HCCI)燃烧方式是目前内燃机燃烧领域的研究焦点。因HCCI发动机的燃烧过程主要由可燃混合气的化学动力学所控制，故很难在全负荷范围内控制它的着火时刻和燃烧放热率。因此，HCCI燃烧过程的控制成为HCCI研究热点。本文根据一些控制HCCI发动机燃烧过程的研究结果对其进行阐述。     

二甲醚均质压燃燃烧过程的试验研究

在一台单缸直喷柴油机上进行了二甲醚(DME)均质压燃(HCCl)燃烧过程的试验．研究结果表明，进气中加入30％的惰性气体CO2,发动机实现HCCl运转的负荷范围从0．05MPa扩展到0．35MPa．二甲醚在HCCl模式下表现出明显的双阶段着火特性，增加惰性气体的浓度，第一阶段着火始点滞后，燃烧放热峰值降低，燃烧持续期延长．排放测试表明，HCCl模式下发动机的NOx排放接近于零，可实现无碳烟排放，但CO和HC排放较高．     

汽油机均质混合气压燃燃烧（HCCI）技术

在汽油机普遍采用电控技术,发动机性能得到较大改善的今天,稀薄燃烧技术为汽油机性能的提高提供了广阔的前景。而HCCI燃烧技术,是一种集常规汽油机和柴油机于一体的新概念燃烧。本文在介绍HCCI燃烧技术的基础上,分析了汽油机实施HCCI的可行性,并介绍了HCCI发动机实用化所面临的问题,提出了废气再循控制HCCI燃烧过程的方案等。     

惰性气体对准均质压燃燃烧过程的影响

在一台可视化发动机上，通过在进气中加入惰性气体的方法来控制柴油引燃天然气的燃烧过程。实验结果表明：进气中加入惰性气体使着火点位置向燃烧室壁面推移，着火点数量增加，着火时间推迟，燃烧速度降低，有效地降低了缸内燃烧最高压力及燃烧压力升高速率，CO2的影响大于N2的影响。     

燃烧边界条件对乙醇均质压燃燃烧的影响

在一台由CA6110柴油机改造而成的单缸发动机上进行了燃烧边界条件对乙醇燃料均质压燃（HCCI）燃烧过程影响的试验研究。结果表明，在转速和进气温度一定时，随着过量空气系数的增加，着火始点推迟，燃烧持续期变长，缸内的最大燃烧压力降低，放热率降低，φ50（50％乙醇燃烧放热量所在的曲轴转角）位置推迟，燃烧效率降低；在发动机转速、进气温度和过量空气系数一定时，随着EGR率的升高，着火始点推迟，燃烧持续期延长，φ50位置推迟，放热速率降低，压力升高率变小，缸内最大燃烧压力减小，燃烧效率降低。在转速和供油量一定时，随着进气温度的升高，着火始点提前，燃烧持续期变短，压力升高率变大，缸内的最大燃烧压力变大。得到了发动机转速、过量空气系数和对应于最大指示热效率点的进气温度间的MAP图。     

压燃式双燃料发动机燃烧模型的新进展

本文提出了用含有１１９个化学反应式，４１种化学组分的燃烧模型，实现了对甲烷（ＣＨ４）－柴油双燃料发动机燃烧过程的描述。与现有模型相比，本模型创建了化学反应机理子模型及相应的气相反主尖的理论体系，克服了凭经验组合反应机理的缺点；用多区燃烧模型代替了对引燃油瞬时燃尽假设的引燃油燃烧模型，在传热学模型中考虑了辐射因素，并局用热力学性质代替整体热力学性质进行传热计算。     

均质压燃(HCCI)单区和多区燃烧模型的比较

利用耦合化学动力学软件包CHEMKIN建立了汽油HCCI发动机的单区和多区燃烧模型。与试验数据的对比表明：虽然单区模型在参数化研究中能较准确地预测混合气的自燃定时,但其准确性在很大程度上取决于缸内的均匀性;包含缝隙区、淬熄区、质量交换区和绝热核心区的九区燃烧模型通过设置特定的功能分区能更好地模拟HCCI的燃烧过程,它在对自燃定时的预测和对热量释放过程和排放物的形成机理的模拟等方面都有很好的性能。     

代理汽油在均质压燃内燃机中燃烧特性的模拟研究

在均质压燃（HCCI）内燃机中,燃烧主要由化学动力学控制。研究燃料的化学动力学反应机理对了解和控制HCCI具有重要意义。本文利用CHEMKIN多区模型,研究了由正庚烷、异辛烷和甲苯混合而成的代理汽油的燃烧特性。计算结果显示,多区模型弥补了单区模型中出现的温度压强陡升缺点,能更好地反映缸内真实燃烧过程。多区温度分布区间越广,则燃烧提前,燃烧持续期长。各区NOx排放和温度分布趋势类似。HC和CO排放主要集中在燃烧不完全的第1区。     

均质混合气压燃汽油机燃烧特性和碳烟的生成

作者将一台单缸四冲程试验用汽油机改造成均质混合气压燃点火发动机。在大量试验的基础上,证明柴油均质混合气压燃点火在技术上可以实现。利用该燃烧模型进一步研究柴油机的燃烧和碳烟生成中的一些问题:如点火延迟时间与混合气浓度的关系,排气中的碳烟浓度与混合气油气当量比的关系。     

甲醇添加剂对柴油类燃料HCCI着火与燃烧的影响

HCC I燃烧不能大量应用到商业产品的核心障碍是其着火时刻和燃烧速率的控制问题.为此,研究了甲醇对柴油类燃料(正庚烷)均质压缩自燃特性的抑制效果及其对燃烧持续期和排放特性的影响.在正庚烷中加入1000/~4000/的甲醇(体积分数),通过气口喷射进入单缸发动机实现HCC I燃烧.考察了几种燃料在1 800 r/m in各种当量比下的燃烧特性和排放特性.研究表明,在正庚烷中加入2000/~3000/的甲醇后,低温反应时刻推迟,低温放热率降低,导致整个着火时刻推迟到上止点附近,燃烧持续时间适当延长,发动机当量比范围拓宽,但是过高比例的甲醇会引起低负荷范围的显著缩小.在排放特性方面,甲醇比例低于2000/时,CO和HC排放与正庚烷相当,但是3000/~4000/甲醇正庚烷燃料的HC就有明显升高.     

一种新的燃烧方式——均匀充量压缩着火的研究进展

本文分析了均质充量压缩着火的特点，国外将均质充理压缩着火方式应用于往复式发动机中的研究现状，阐述了燃料系统的设计，并探讨了在我国开展均质充量压缩着火研究工作的必要性和方案。     

边界条件对正庚烷均质压燃燃烧过程的影响

应用零维详细化学反应动力学模型,对不同边界条件下正庚烷（n—heptane）均质压燃燃烧反应的化学反应动力学过程进行了数值模拟研究,得出了以初始温度和燃料当量空燃比这两类边界条件为函数,压缩比为17,转速为1400r／min的HCCI全工况解。结果表明：HCCI燃烧分为完全燃烧区域、低温反应和蓝焰反应区域、仅发生低温反应区域和失火区域;不发生热焰反应的关键是反应H＋O2=O＋OH进行程度浅,不能生成足够的OH自由基使CO氧化成CO2;蓝焰反应也不发生而仅发生低温反应的关键是H2O2分解反应的进行程度浅,H2O2只有在缸内温度达到1000K时才能快速分解,这就不能生成足够的OH自由基使甲醛转化成CO2低温反应和蓝焰反应区域是高CO排放区,仅发生低温反应的区域是高甲醛排放区。     

均匀混合压缩燃烧发动机燃烧模拟的研究动态

总结了均匀混合压缩燃烧 (HCCI)发动机化学动力学燃烧机理在理论上所取得的进展和应用情况 ,重点介绍了现有的化学动力学模型中反应物种类和化学反应式个数的选取方式及依据。讨论了将流体力学、热力学、化学动力学等结合起来的单区模型和几种多区模型的基本建模原理、优势及存在的问题 ,并对比分析了单区模型和多区模型的计算结果及各自的应用范围