甲醇/正庚烷双燃料均质充量压缩着火燃烧

在单缸发动机上进行了甲醇/正庚烷双燃料均质充量压缩着火(HCCI)燃烧的试验研究,采用详细化学反应机理分析了它们的反应过程和中间产物历程.研究表明,甲醇和正庚烷浓度的变化主要通过影响第一阶段放热量和放热时刻,进而影响高温着火时刻.正庚烷当量比不变时,随着甲醇浓度增加,低温反应放热量减小,燃烧始点推迟;当总燃料当量比不变,增加正庚烷比例时,低温反应时刻提前,峰值放热率增加;正庚烷当量比和总燃料当量比之比在0.8左右时,高温着火时刻发生在上止点附近,此时气缸压力和峰值放热率最大.对排放影响因素分析表明,CO排放更多取决于燃烧温度,而HC主要取决于甲醇比例.数值模拟发现,OH摩尔分数在10-6数量级才触发冷焰反应,甲醇浓度的变化引起低温阶段nC7ket和OH最大浓度及时刻的改变,从而影响低温和高温反应.

实时燃料设计的均质充量压缩着火燃烧与排放的试验研究

根据燃料设计的思想,提出了混合燃料比例实时优化的均质充量压缩着火(HCCI)燃烧控制新方法,并在HCCI单缸发动机上进行了HCCI异辛烷/正庚烷实时控制试验.结果表明:混合燃料HCCI着火以及燃烧相位主要取决于正庚烷实际的燃空当量比;异辛烷的加入对爆震当量比界限有所拓展,但HCCI爆震主要与混合燃料总当量比有关;随着辛烷值比例的提高,导致HCCI运行范围变窄,但是实时调控证明相对纯正庚烷,混合燃料的HCCI燃烧最大负荷提高了80%.试验证明了实时优化控制HCCI燃烧和降低排放的可行性.

均质充量压缩着火燃烧技术及其研究进展

均质充量压缩着火发动机由于其混合气是预混合好的,因此可以减少甚至达到无颗粒物排放;又由于是压缩着火而且没有节气门的节流损失,可导致高的热效率。分析了均质充量压缩着火的益处及技术难点,论述了其研究现状及在可变压缩比、可变配气相位及着火添加剂等几个方面的燃烧控制技术,并对其适用燃油也进行了研究。

均质充量压缩燃烧(HCCI)的研究进展与展望

介绍HCCI的基本概念及燃烧的特点,并对目前国内外的研究进展进行分析,指出HCCI方式所面临的主要困难和有待解决的问题,展望HCCI的应用前景。

压缩比对均质充量压缩着火发动机性能影响的研究

在一台TY1100单缸发动机上试验研究了8 0、10 7、14 0三种压缩比对均质压燃二甲醚发动机的动力性和经济性等运转特性的影响.研究结果表明:均质充量压缩着火发动机的最佳工作范围与发动机转速混合气过量空气系数和负荷有密切的关系;在发动机试验条件下,三种压缩比均能使发动机稳定工作,但低压缩比时工作区域狭窄,高压缩比时发动机的有效功率和热效率降低,压缩比为10 7时运转范围宽,热效率较高.研究发现,通过提高发动机转速可使发动机工作区向高负荷区扩展.

均质充量压缩着火发动机燃烧的研究与进展

均质充量压缩着火燃烧能解决柴油机的排放问题,是很有前途的燃烧技术之一。本文介绍了几种均质充量压缩着火燃烧系统,包括进气道喷射、缸内早期喷射、推迟喷油定时和分段喷射燃烧系统;分析了均质充量压缩着火燃烧的特点和有待解决的问题。

发动机运转参数对均质充量压缩燃烧着火时刻的影响

为研究发动机运转参数对均质充量压缩燃烧(HCCI)着火时刻的影响机理,笔者采用了一个两区准维模型(分为绝热中间层区和热边界层区)对四冲程HCCI发动机压缩阶段的温度时间函数进行模拟,在此基础上进行了仿真计算,并研究了初始混合气温度、废气再循环(EGR)率、混合气浓度等运转参数对HCCI燃烧着火时刻的影响.结果显示,随着混合气初始温度的提高和废气再循环(EGR)率的增加,HCCI燃烧的着火时刻提前;而当混合气由稀变浓时,着火时刻推迟.

多脉冲点火对火花助燃均质充量压缩着火燃烧的影响

开发了一套基于电容放电的多脉冲点火系统,可实时调整点火间隔和点火次数;并在一台内部废气再循环(EGR)的汽油机上研究了多脉冲点火参数对火花助燃均质充量压缩着火(HCCI)燃烧过程的影响.研究结果表明:采用火花助燃方式,可以在可控自燃(CAI)不能稳定工作的边界工况区域实现稳定的稀薄燃烧;增加脉冲个数,可以缩短燃烧持续期,并提高平均指示压力,增幅达8%左右;增加脉冲间隔,也可以提高平均指示压力.

DME均质充量压燃着火过程的数值模拟研究

以新型发动机代用燃料二甲醚(DME)为例,采用最新研究的DME化学动力学反应机理(DME氧化机理包括336个基元反应,涉及78种组分),利用美国SANDIA国家实验室开发的CHEMKIN Ⅲ软件,进行了DME均质充量压燃着火过程的数值模拟,并从理论上讨论分析了压缩比、进气温度、进气压力、燃空当量比、发动机转速对燃料着火时刻的影响。研究结果表明:DME的HCCI燃烧过程有明显的两阶段,压缩比、进气温度、进气压力、燃空当量比和发动机转速等参数的改变都会导致DME压燃着火过程的显著变化。

均质充量压缩燃烧方式的研究进展及存在问题

介绍了均质充量压缩燃烧 (HCCI)方式的基本概念 ,分析了HCCI能实现较高热效率、低NOx 排放等优点的机理 ,论述了制约和影响HCCI方式的各种因素及其当前的研究进展 ,探讨了HCCI方式面临的主要困难及其解决途径 。

压缩比对均质充量压缩燃烧发动机燃烧特性影响的研究

在一台改装TY1100单缸发动机上试验研究了10．7和14两种压缩比对均质压燃二甲醚发动机的燃烧特性的影响。研究结果表明：两种压缩比均能使发动机稳定工作,实现近“零”NO_x排放和无烟燃烧；压缩比为10．7时,均质压燃的两阶段燃烧特性明显,燃烧始点由缸内压缩温度决定,燃烧始点随负荷无明显变化；压缩比为14时,缸内压缩温度提高,燃烧始点随负荷增大相对曲轴转角提前,燃烧始点与负荷(混合气浓度)密切相关；两种压缩比下燃烧持续期均随负荷增大而缩短。

变压缩比二甲醚均质充量压燃发动机排放特性的研究

在TY1100柴油机上试验研究了8.0、10.7、14.0三种压缩比ε对二甲醚均质压燃发动机排放特性的影响。研究结果表明:三种压缩比均可以有效控制发动机NOx排放,使其接近于零,并实现无烟燃烧;发动机的低排放区与混合气过量空气系数密切相关,不同ε有不同的最佳运行范围,在此范围内,CO均能达到0.2%的低排放,HC则在ε=10.7附近时较高。

均质充量压缩燃烧发动机的特点与研究现状

HCCI燃烧(HomogeneousChargeCompressionIgnition)是一种新的发动机燃烧技术。HCCI燃烧技术不同于以往的传统燃烧方式,其燃烧效率高,NOx和碳烟排放低的特点使其成为国内外内燃机界的研究热点,被认为是解决当今内燃机排放问题的极具潜力的燃烧技术之一。介绍了HCCI燃烧的特点及其优势,阐述了HCCI实现高效低排放的机理,并对目前国内外HCCI燃烧研究的两个关键技术问题的解决提出了一些建议。

均质充量压缩燃烧数值模拟的研究动态

与传统的汽油机和柴油机相比,均质充量压缩燃烧(HCCI)方式由于其高热效率和低排放等突出的优越性已成为国际上的研究热点,数学模拟在其中发挥着日益重要的作用.因此,对近年来HCCI燃烧数值模拟研究的进展按单区模型、多区模型和多维CFD模型分别做了全面评述和讨论.前二者在HCCI总体燃烧特性预测与分析方面已取得了显著的成绩;而CFD与详细化学动力学耦合模型由于计算机资源的限制,目前尚处于发展初期.最后,对该领域存在的问题进行了讨论,对今后重点研究方向提出了建议.

预混均质充量压缩燃烧发动机燃烧与排放特性

为改善柴油机的燃烧和排放特性,在一台2105柴油机上开展了二甲醚(DME)预混比和废气再循环(EGR)对二甲醚-柴油双燃料预混均质充量压缩燃烧(PCCI)发动机的燃烧与排放特性影响的试验研究,通过在进气道预混DME和缸内直喷柴油实现了PCCI燃烧模式。试验结果表明:随着DME预混比的增加,放热过程由两阶段放热发展到三阶段放热,燃烧始点前移,最高爆发压力逐渐增大且对应的相位不断提前;冷EGR导致的PCCI发动机最高爆发压力下降的程度、瞬时放热率峰值及压力升高率峰值对应的相位滞后程度均随着DME预混比的增加逐渐减弱;随着DME预混比的增大和EGR率的减小,当量有效燃油消耗率逐渐降低,有效热效率逐渐升高;DME预混比和EGR率增大可有效降低NOx排放,但是HC和CO排放有所增加。文中工况下最优DME预混比为30%。

一种新的燃烧方式——均匀充量压缩着火的研究进展

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

新的发动机燃烧方式——均质充量压燃燃烧(HCCI)

在往复式发动机中,除了火花点燃式燃烧和柴油压燃燃烧的运转方式外还有第3种运转方式,即均质充量压燃燃烧(HCCI)。HCCI模式发动机的运转情况被认为是高效和稳定的。在部分负荷工况下可以大幅度降低NOx的排放。把HCCI燃烧应用到发动机方面尽管仍有一些困难,但HCCI燃烧方式表明在发动机应用的巨大潜力。本文将阐述HCCI与传统发动机燃烧方式的不同及其未来的展望。

乙醇—正庚烷燃料均质压缩过程着火与燃烧特性的研究

详细研究了乙醇正庚烷混合燃料实现均质充量压缩过程的自燃着火特性和燃烧特性。在单缸HCCI发动机上,开展了正庚烷、10%～50%乙醇正庚烷燃料在1800r/min下不同负荷时的试验研究。研究表明,在正庚烷中加入30%～40%比例的乙醇,HCCI运行的平均指示压力可以从0．34MPa拓展到0．52MPa,大负荷下的指示热效率达到50%,但低负荷热效率显著降低。由于乙醇较高的辛烷值,随燃料中乙醇比例的增加,低温反应明显推迟,发生低温反应的起始温度相应升高,峰值放热率降低,并且当乙醇比例达到50%以后,观察不到明显的低温反应。由此导致高温着火时刻推迟,燃烧持续时间延长。正庚烷、10%～30%乙醇正庚烷的HC较低,但是乙醇比例达到40%后,HC显著升高。CO排放在平均指示压力0．15～0．25 MPa最高,负荷增加后得到改善。在供给相同的循环热量条件下,随乙醇比例增加,最大燃烧压力以及对应时刻、着火时刻都呈现明显的变动。

二甲醚均质充量压燃发动机燃烧特性试验研究

通过改造一台压缩比为16 . 5的2 - 135柴油机,在其上实现DME的HCCI燃烧方式。试验结果表明,DMEHCCI发动机不但可以实现无烟燃烧,而且可以有效控制发动机NOx排放,使其接近0排放。在试验负荷范围内,CO排放随负荷增加而降低;HC的排放随负荷变化不大。

二甲醚均质充量压燃简化机理研究

通过对二甲醚燃烧的详细化学动力学的研究以及温度敏感性分析,构建了一个涉及31种组分、49个基元反应的简化机理。该简化机理包括低温阶段、NTC区子机理、甲酸生成与消耗子机理和高温阶段子机理。通过分析过量空气系数、进气温度、压缩比对二甲醚均质压燃的影响以及重要组分的变化过程,验证了简化机理在缸内压力、温度、燃烧始点和NTC区等与详细机理的一致性。