准均质充气压缩点燃(QHCCI)燃烧系统的模拟研究

建立了一个准维数学模型 ,将扩散燃烧和火焰传播燃烧同时分别加以计算 ,并有机结合 ,对准均质充气压缩点燃 (QHCCI)燃烧系统进行了数学模拟。利用模型和试验结果 ,对 QHCCI燃烧系统的工作机理进行了研究。研究结果表明 ,少量汽油被引燃柴油卷吸进入喷雾区 ,增加了扩散燃烧的燃油质量 ;当预混合气开始燃烧后 ,扩散燃烧并没有结束 ;一般地 ,QHCCI燃烧系统的燃烧放热率曲线具有特殊的“双峰”

准均质充气压缩点火燃烧的模拟和试验研究

利用单区模型 ,结合详细化学反应动力学机理 ,模拟了DMM燃烧时的缸内压力和NO浓度及几种基团的浓度变化曲线 ;并将上述计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明该模拟能准确预测着火时间 ,并能合理预测缸内压力峰值和NO浓度变化趋势。利用该模型能指导优化发动机参数 。

火花辅助点火均质充气压缩着火的瞬态控制技术

近几年,随着人们对减少CO_2和其他温室气体排放的技术需求逐渐增加,汽油均质充气压缩着火(HCCI)燃烧方式已获得认可,该技术依靠稀薄燃烧实现低氮氧化物排放和高热效率。然而,汽油机HCCI对缸内温度变化的耐受度很低,因此,在瞬态工况下运行时易发生爆燃和失火。用1台四冲程自然吸气汽油直喷发动机验证了HCCI的瞬态控制,该发动采用可变气门正时和升程的电子控制系统,来优化HCCI的进排气。介绍了引入外部废气再循环的化学计量火花点燃与HCCI着火的切换控制,以及在HCCI运行范围内发动机负荷和转速的变化。

汽油机均质充气压缩点火燃烧过程的混合气形成

高效驱动动力学是BMW公司开发动力总成的指导思想,除了持续不断地改进动力总成之外,开发工作还致力于提高燃烧过程的效率,而均质充气压缩点火燃烧过程已为未来的动力总成提高效率和减少有害物排放提供了可能性。

均质充气压缩点燃技术在汽油机上的应用

均质充气压缩点燃着火HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)作为新一代的内燃机燃烧方式,具有传统火花点火汽油机均质混合气特质,同时具有与传统压燃柴油机相当的高效率,具有实现高效、低排放燃烧的巨大潜力。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,并介绍了实用化所面临的问题。

二甲醚均质压燃燃烧的详细化学动力学模拟研究

采用由美国LawrenceLivermore国家实验室提出的二甲醚 (DME)详细化学动力学反应机理及其开发的HCT化学动力学程序 ,对均质充量压缩着火 (HCCI)发动机燃用DME的着火和燃烧过程进行了分析。为考虑壁面传热的影响 ,在HCT程序中增加了壁面传热子模型。采用该方法研究了燃空当量比、进气充量加热、发动机转速和EGR等因素对HCCI着火和燃烧的影响。结果表明 ,DME的HCCI燃烧过程有明显的低温反应放热和高温反应放热两阶段 ;增大燃空当量比、提高进气充量温度使着火提前 ;提高发动机转速和采用冷却EGR使着火滞后。

均质充气压缩点火节油新技术

德国博世公司、美国通用汽车公司和斯坦福大学三方联合推出一项名为“均质充气压缩点火”（HCCI）的节油新技术。据介绍，HCCI技术的研制历时3年，耗资250万美元。该技术能有效帮助汽油驱动的汽车引擎提高运作效率，从而实现节约燃料20％；同时，HCCI的燃烧技术还有助于减少内燃机启动时排放的有害气体量．

进气温度对甲醇均质压燃燃烧特性的影响

在一台快速压缩机上模拟甲醇HCCI的燃烧过程,通过缸压曲线和活塞位移曲线等数据进行计算分析,研究了进气温度对甲醇均质压燃燃烧特性的影响规律。结果表明,当其他边界条件一定时,随着甲醇混合气进气温度的增加,甲醇HCCI的燃烧始点提前,缸内压力升高率峰值增加,放热率峰值增加,燃烧持续期缩短。

柴油机HCCI燃烧的均质混合气制备

介绍了均质充量压缩着火 (HCCI)燃烧的概念、优缺点及其良好的发展前途与当前面临的困难。分析了HCCI混合气制备的重要性 ,总结了柴油机HCCI混合气制备的典型方法和成功经验 ,并分析了混合气制备对HCCI燃烧排放、着火相位的控制以及功率输出的影响 。

柴油机预混合燃烧技术

介绍了近年来在柴油机上进行了一系列实现均质预混合燃烧技术的研究 ,包括预混稀薄狄塞尔燃烧系统 ,UNIBUS燃烧系统 ,均质充气压缩着火 (HCCI)燃烧系统 ,准均质预混合气充气压缩点燃 (QHCCI)燃烧系统 ,提出这些研究对于根本解决扩散燃烧的缺陷所具有的重要意义。

微自由活塞发动机HCCI着火界限研究

开展微燃烧室里均质压缩燃烧(Homogeneous charge compression ignition,HCCI)可视化试验,进行定性分析,并以试验为基础建立三维数值模拟计算模型;基于丙烷燃烧化学反应动力学机理,提出自由活塞运动与燃烧过程耦合的计算方式,通过编写STAR-CD软件中的动网格子程序,对微燃烧室里均质气体压缩燃烧过程进行了数值模拟研究;分析了各种参数对微HCCI着火特性的影响,得出在理想模型下的压缩着火界限,即当量纲一参数压缩比不小于55时,均质气体总能压缩着火;并揭示泄漏对均质压缩燃烧过程的影响,得出在不同泄漏间隙尺寸下着火界限的变化情况,为微自由活塞发动机的设计提供一定的理论依据。

调制喷油模式对柴油HCCI燃烧性能和排放的影响

基于多脉冲喷射模式调制的电控开发系统和对柴油HCCI燃烧过程的认识,设计了一系列的典型调制多脉冲喷油模式,包括交错式(SM)、驼峰式(HM)、均衡式(EM)和递增式(PIM)．分别进行了4次多脉冲、5次多脉冲和6次多脉冲调制喷油模式的HCCI发动机试验研究．试验结果表明,柴油HCCI燃烧对调制喷油模式极其敏感,基于调制喷油模式的柴油HCCI燃烧均能达到超低的NOx排放(小于0．82 g／(kW·h))和较低的碳烟排放(小于0．5 BSU)．调制喷油模式的优化,可以使柴油HCCI发动机获得更高的功率输出,拓展其运行的工况范围．

基于黑箱模型和RBF-PID的HCCI发动机燃烧正时控制

由于均质充气压缩点燃(HCCI)发动机缺少直接控制其燃烧的手段,导致HCCI发动机的燃烧正时控制成为HCCI发动机的研究热点。以HCCI发动机进气歧管的温度和压力、燃油当量比、转速以及进气门关闭正时为输入,利用BP神经网络建立用于估计HCCI发动机燃烧正时的黑箱模型。在此模型基础上,以进气门关闭正时为控制量设计了PID控制器,并利用径向基神经网络对其参数进行整定,以实现对燃烧正时的反馈控制。实验结果表明,BP神经网络估计模型对HCCI发动机燃烧正时的估计误差小于0.4(CAD),能实现准确的估计;此外,与传统的PID控制器相比,设计的RBF-PID控制器在超调量、调节时间以及抗干扰性等性能方面均有改善。

双燃料对汽油机HCCI燃烧与排放的影响

采用双燃料喷射系统在进气道分别喷入汽油和正庚烷,结合优化动力技术手段,实现了4缸汽油机的均质混合气压燃(HCCI)稳定燃烧。研究了在不同EGR条件下,燃料比例对汽油机HCCI燃烧和排放的影响。研究结果表明:随着汽油比例的增加,燃烧相位推迟,燃烧持续期延长,HC和CO排放随之增加,最优工况点对应的EGR率降低。提高正庚烷的比例,HCCI燃烧对EGR敏感性降低,可以提高EGR率上限。在同一燃料比例下,随着EGR率的变化,CA10与CA50有线性关系,其斜率与燃料中汽油比例正相关。

汽油HCCI发动机实时控制系统的开发

均质压缩燃烧(HCCI)是一种新的燃烧方式,要实现对HCCI发动机的实时控制还很困难。为了保证HCCI发动机系统的可靠性和实时性,开发了基于单片机和CAN总线的汽油HCCI发动机分布式控制系统。采用分层闭环管理的思想,把整个控制体系划分为负荷控制、燃烧相位控制和机构控制三个层次,每个层次采用独立的闭环控制,将复杂的HCCI控制任务简化成一系列简单的任务。该系统结构清晰,易于实现,而且具有较高的鲁棒性。试验表明,所采用的控制策略和控制系统满足了汽油HCCI发动机实时控制的需求。

均质充气压缩点燃(HCCI)技术及其在汽油机上的应用

均质充气压缩点燃着火HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)作为新一代的内燃机燃烧方式,具有传统火花点火汽油机均质混合气特质,同时具有与传统压燃柴油机相当的高效率,具有实现高效、低排放燃烧的巨大潜力。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。文中在介绍HCCI燃烧技术的基础上,分析了汽油机实施HCCI的可行性及其实用化所面临的问题。

基于LSTM神经网络的混合燃料HCCI发动机复杂工况下燃烧正时估计

均质充气压缩点燃(HCCI)发动机可以通过喷射混合燃料来拓宽工作范围,但也增加了复杂工况下燃烧正时估计的难度。为此,基于长短期记忆(LSTM)神经网络,建立了黑箱模型,用以复杂工况下使用混合燃料的HCCI发动机燃烧正时估计。首先,对多输入数据变量进行Z-Score标准化,使输入数据变换到同一数量级。其次,通过主成分分析法(PCA)对多输入数据变量进行筛选,降低数据维度。最后,用LSTM神经网络对选出的燃烧正时影响相关因素和实际燃烧正时之间的非线性关系进行建模。FTP工况下与其他方法对比验证表明,LSTM模型的各项评价指标均优于SVR和BP模型,其决定系数R2达到了0.98978。

HCCI燃烧技术的挑战与前景(上)

未来欧VI之后,国内外专家普遍认为,汽车业将不再提升有毒物质排放标准,但将加严CO_2排放标准,亦即加严燃油消耗标准。均质充量压缩着火(HCCI:Homogeneous Charge Compression lgnition)燃烧技术——一种不用后处理就能完全解决汽车柴油机氮氧化物(NOx)

欧洲直喷式汽油机发展动向——宝马与大众直喷式汽油机

自1996年日本三菱汽车公司首次推出缸内直喷式汽油机(GDI)不久,丰田也推出了第一代D-4直喷式汽油机;接着,日产汽车公司也推出了NEO Di直喷式汽油机.此后,丰田又推出了第二代D-4直喷式汽油机.几乎在上世纪90年代末以来,直喷式汽油机轿车的主流地位非日本汽车公司莫属.

董尧清:驰骋在机械工业发展的战线上

正近年来,我国在电控国Ⅲ、国Ⅳ柴机的开发方面已经取得实质性突破。同济大学的董尧清教授,就是在柴油发动机排放及控制领域内的权威专家。记者:节能减排是我国未来发展的主要任务,您认为我国的汽车工业在这两方面未来发展的前景是什么?