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均质充量压缩着火燃烧碳氢生成和边界层贡献的试验研究

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关键 词 ：Ｈ Ｃ 燃烧 ；Ｈ ＣＩ Ｃ；分布 ；边界 层 中图分类 号 ：Ｔ ４ １ ２ Ｋ ２ ． 文献标 识 码 ：Ａ 文章 编号 ： ０ １ ０
Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｔ ｄ ｎ ＨＣ ｏ ｒ ｅ ｎ ｕ ｄ ｒ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌＳ ｕ ｙ ｏ Ｓ ｕ ｃ ｓ ａ ｄ Ｂｏ ｎ ａ ｙ
机构 ；工作 气缸 ，直 径为 ５ ｍ。试 验 中通 过改 变 ０ｍ
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收 稿 日期 ：２ １ －２１ ０ ２０ ．０ 基 金项 目 ： 国家 自然 基 金 资 助 项 目（ ０７ ０ ９ Ｅ ６ ４ ５ 。 ５９ ６ ６ ／ ００ ０ ） 作者简 介：耿壮壮（ ９ ７一） 男 ， １８ ， 硕士 ， 主要从事 内燃机燃烧与排放控制的研 究 ，— ｉ ｇｎｚｕｎ １８ ＠ｓｕ ｅｕ ｅ 。 Ｅ ｍａ ：ｅｇｈ ａｇ９ ７ ｊ ． ｄ． ｎ ｌ ｔ
ｌｙ ｒ ａ ｅ
０ 引 言
传 统 柴油机 具 有 热 效率 高 、经济 性 好 的 优 点 ，
但 扩 散 燃 烧 为 主 的 模 式 容 易 产 生 大 量 的 碳 烟 和 Ｎ ＣＩ Ｏ 。Ｈ Ｃ 燃烧 结 合 传 统 的火 花 点 火 燃 烧 和 压 缩 自燃燃 烧 的优 点 ，不仅 热效 率与柴 油机 相 当 ，而且
● ，
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活塞 连杆 的长度 ，使 得压缩 比可 以在 ８— ５之 间进 ２
行灵 活调 整 。试 验 系统如 图 １ 示 。 所
ｏ ４．Ｉ ； ９８ ｍ’ ｒ
、
Ｉ
图 ２ Ｈ 测 点分 布 和 边 界 层 区域 划 分 Ｃ
下 ，气缸 盖底 面和 气缸体 侧 面的 边界层 厚度 因受到压 缩挤流 和壁 面传 热的影 响 而不 同 ，气缸体 侧
面的边界 层效 应 比气缸 盖底 面的 更加显 著 ；靠近 气缸 盖底 面和 气缸 体侧 面 ２ ｍ 以 内的 区域对 整 ｍ
体 Ｈ Ｃ排 放 的贡献 较 高 ，气缸 中心燃烧 核 心 区域 贡献较 小。
Ｋ ｙ ｒｓ Ｈ ｍ ｇｎｕ ｈ ｒｅＣ ｍ ｒｓ ｏ ｎｔ ｎ （ Ｃ Ｉ ｏ ｂ ｓｏ ； Ｃ； ｉｒ ｕｉ ； ｏｎ ａ ｅ ｗｏｄ ： ｏ ｏｅ ｏ ｓ ａｇ ｏ ｐｅｓ ｎＩ ｉｏ Ｈ Ｃ ）ｃｍ ｕｔ ｎ Ｈ ｄｓ ｂ ｔ ｎ ｂ ｕ ｄ ｒ Ｃ ｉ ｇ ｉ ｉ ｔ ｉ ｏ ｙ
第 ３ ４卷（０ ２ 第 ４期 ２ １）
柴油机
Ｄｉｓ ｌＥｎ ｉ ｅ ｅ ｅ ｇｎ
一
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｛ ６ 性能与排
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均质 充量压缩 着火燃烧碳 氢生成 和边界层贡献 的试验研究
耿 壮壮 ，吕兴才 。广环 字 ，杨 铮 ，黄 震
（ 海交 通大 学 机械 与动力 工 程学 院 ，上 海 ２ ０ ４ ） 上 ０２０
（ ｃ ｏｌ ｆ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ａ ｇ ａ Ｊ ｏ ｎ ｎｖｒ ｔ，ｓａｇ ａ ２ ０ ４ ） Ｓ ｈｏ ｏ Ｍｅｈｎｃ ｇｎｅｉ ， ｈ ｎｈ ｉ ｉ ｔ ｇＵ ｉｅｓｙ ｈ ｎ ｈｉ ０ ２ ０ ａＥ ｎ ａｏ ｉ
Ａｂ ｔ ｃ ：Ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｔ ｄ ｓ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔｏ ｏ ｒ ｅ ，ｄ ｓ ｉ ｕ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ｏ Ｃ ｓｒ ｔ ｘ ｅｉ ａ ｍｅ ｔｌ ｓ ｙ ｗａ ａ ｒｅ ｕ ｎ ＨＣ ｓ ｕ ｃ ｓ ｕ ｉ ｒ ｔ ｎ ｏ ｓ ｍｐ ｉ ｆ ＨＣ Ｉ ｔｂ ｏ ｏ
摘 要 ：试验 研 究 了均 质 充量 压 缩 着 火 （ Ｃ ） 烧过 程 中边界 层 区域 Ｈ ＨＣ Ｉ 燃 Ｃ生成 、分布 与 消耗 历
程 ，考 察 了边 界层 各 个 区域对 整体 ＨＣ排 放 的贡 献 比例 。为此 ，在 快速 压缩机 上 利 用瞬 态 ＨＣ排 放仪 测 量 了均 质 混合 气在 当量 比 ０ ４ ． 、不 同压 缩比 下靠近 气缸盖 底 面和 气缸体 侧 面不 同距 离的各 测 点在全 反应 历程 内的 Ｈ Ｃ浓度 。研 究发 现 ：压 缩 比 降低 使 得 边界 层 效 应 更加 明 显 ；同一 工 况
ｍａ ｅ ｈ ｏ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｔｉ ｕ ｉｎｓ ｂ ｇ ｅ ｋ ｓｔ ｅ ｂ ｕ ｄａ ｙ ｌｙ ｒ ｃ ｎ ｒｂ ｔｏ ｉｇ ｒ；ｕ ｄ ｒ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｃ ｍｐｒ ｓｉ ｎ ｒ ｔｏ，ｔ ｅ ｔ ｉｋ ｅ ｓ ｏ ｈ ｎ ｅ ｈ ａ ｏ ｅ ｓｏ ａｉ ｈ ｈｃ ｎ ｓ ｆ ｔ ｅ ｂ ｕ ｄ ｒ ａ ｅ ｅ ｒｔ ｅ ｃ ｌ ｄ ｒｈ ａ ｎ ｈ ｙｉ ｄ ｒ ｌｎ ｒ ｉ ｉｆｒ ｎ ｅ ａ ｓ ｆｔ ｎ ｕ ｎｃ ｓｏ ｈ ｏ ｎ ａ ｌｙ ｒｎ ａ ｈ ｙｉ ｅ ｅ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｌｎ ｅ ｉ ｅ ｓｄ ｆｅ ｅ ｔｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈｅ ｉ ｆ ｅ ｅ ｆｔ ｅ ｙ ｎ ｌ ｓ ｒ ｏ ａ ｈｅ ｗａｌｈ ａ ｒ ｎ ｆ ｒ ｈ ｏ ｎ ａ ｙ ｌｙ ｒ ｅｆ ｃｓ ｏ ｈ ｅ ｉｎ ｎ ａ ｈ ｙ ｉ ｄ ｒ ｌｎ ｒ ａ ｅ ｗｉｌｆ ｗ ｎｄ ｔ ｌ ｅ ｔｔａ ｓｅ ，ｔｅ ｂ ｕ ｄ ｒ ａ ｅ ｆｅ ｔ ｆｔ ｅ ｒ ｇｏ ｅ ｒｔ ｅ ｃ ｌｎ ｅ ｉ ｅ ｒ ｌ ｍｏ ｅ ｏ ｉｕｓｔ ｎ ｔ ｏ ｅｏ ｈ ｅ ｉｎ ｎ ａ ｈｅｃ ｌｎ ｅ ａ ｒ ｂｖｏ ｈａ ｈ ｓ ｆｔ ｅ ｒｇ ｏ ｅ ｒｔ ｙｉ ｄ ｒｈｅ ｄ；ｔ ｅ ＨＣ ｏ ｔｉ ｕ ｉｎ ｏ ｈ ｅ ｉ ｎ ｅ ｒｂｏｈ ｈ ｃ ｎ ｒｂ ｔｏ ｆｔ ｅ ｒ ｇｏ ｓｎ ａ ｔ ｔ ｅ ｃ ｌｎ ｅ ｅ ｄ ａ ｈ ｙ ｉ ｅ ｉ ｒｗｉｈ ｔ ｉｋｎ ｓ ｎｄ ｒ２ ｈ ｙｉ ｄ ｒｈ ａ ｎｄ ｔ ｅ ｃ ｌ ｎｄ ｒｌ ｔ ｈ ｃ ｅ ｓｕ ｅ ｍｍ ｓｂ ｇ ｅ ，ｗｈ ｌ ｈ ｏ ｔ ｂ ｔｏ ｆ ｎｅ ｉ ｉ ｇ ｒ ｉｅｔ ｅ ＨＣ ｃ ｎ ｒ ｕ ｉ ｎ ｏ ｉ ｔ ｅ ｃ ｒ ｏ ｕｓｉ ｎ ｒ ｇ ｏ ｒ ｕ ｄ ｔ ｅ ｃ ｌｎ ｅ ｅ ｔｒｉ ｓｓ ｌｅ ． ｈ ｏ ｅ ｃ ｍｂ ｔｏ ｅ ｉｎ ａ ｏ ｎ ｈ ｙ ｉ ｄ ｒｃ ｎ ｅ ｌ ｎｅ ｉ ｍａｌｒ
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常重要 。为此 ，开展 了很 多关 于 ＨＣ Ｉ 烧 过 程 中 Ｃ燃
（ ０～４ ｍ 以 及 靠 近 气 缸 盖 底 面 不 同 距 离 （ ｍ） ０～
４ｍｍ） 测 点 来 测 量 Ｈ 的 Ｃ浓度 。对 于 快 速 压 缩 机 ，
Ｈ Ｃ和 Ｃ Ｏ生 成 机理 的研 究 ，但 是 当前 的研 究 主要
柴 油 机
第３ ４卷第 ４期
碳 烟和 Ｎ 放很 低 ¨ 。 Ｏ排 尽 管 Ｈ Ｃ 燃烧 有 很 多 优 点 ，但 是 Ｈ Ｃ 燃 烧 ＣＩ ＣＩ 存在 一 个 比较显 著 的问题 ，就 是 ＨＣ Ｉ 烧 伴 随有 Ｃ燃
测量 得 到 。同时试验 中还 利用 传感器记 录 了上 止点 信 号 ，在处理 数据 时 以时间 ０点代表 上止点 。
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止在上 止点 ，模拟 真实 发动 机 的压 缩 冲程 。整个快 速 压缩 机 包 括 ：压 气 机 和 高 压 储 气 罐 ，可 以提 供 ０ １～１０ ＭＰ ． ． ａ的 高 压 气 体 ；驱 动 气 缸 ，直 径 为 １０ｍ ２ ｍ，工作 压 力 为 ０ ３～０８Ｍ ａ ． ． Ｐ ；上 止 点 制 动
以数 值模 拟方法 为 主 ，相关 的试 验研 究还很 少 。因 此 ，本文采 用 缸 内快 速 采 样技 术 ，深 人 开 展 Ｈ Ｃ ＣＩ 燃烧 过程 中 Ｈ Ｃ产 生机 理 的试 验研究 。
其气 缸盖底 面与 活塞顶 面 的温 度条件 和 流场条 件相
似 ，因此本 文假 定这两 处 的 Ｈ Ｃ分 布规 律 相 同。 图 ２给 出了试验 中瞬 态 Ｈ Ｃ排放 仪 测点 的分 布 以及 边 界层 区域 的划分 方法 。
ＨＣ排放 主 要 产 生 于 缝 隙 区 域 、边 界 层 区域 ， 因此 ，本次试 验 主要 对 气缸边 界层 附近 的 ＨＣ浓 度 进 行 了测 量 。分 别 选 定 靠 近 气 缸 体 侧 面 不 同距 离
较 高 的 ＨＣ和 Ｃ Ｏ排 放 ，从 而 导 致其 放 热 率 略低 于 传 统柴 油机 Ｊ 。为 了 能够 进 一步 提 高 Ｈ Ｃ 燃 烧 ＣＩ 热 效率 和燃 油经 济 性 ，降低 Ｈ Ｃ和 Ｃ 的排 放 就非 Ｏ
Ｌａ ｅ ｎｔ ｉ ｕ ｉｎｓｏ ＣＣＩＣｏ ｂ ｔｏ ｙ ｒ Ｃ０ ｒｂ ｔ０ ｆＨ ｍ ｕｓｉ ｎ

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均质充量压燃发动机着火过程控制参数的研究

均质充量压燃发动机着火过程控制参数的研究

均质充量压燃发动机着火过程控制参数的研究鹿盈盈;王谦;吴小勇【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2007(000)001【摘要】为了研究均质充量压缩火燃烧(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)发动机在不同燃料下的着火控制时刻影响因素,以甲烷/丙烷混和物和异辛烷/正庚烷混合物作为燃料,考察了十六烷值、辛烷值、压缩比、燃空当量比、进气温度、进气压力对HCCI发动机着火时刻的影响.计算结果表明,随着燃料十六烷值的增加,着火延迟期减小;随着燃料辛烷值的增加,着火延迟期增加.而压缩比,燃空当量比,进气温度的变化会引起燃料着火时刻的显著变化.进气压力的变化对高十六烷值的燃料着火延迟期影响较小,但对辛烷值高的气体燃料着火延迟期有一定影响.综合来说,气体十六烷值越低,辛烷值越大,着火延迟期受上述参数变化影响越大.【总页数】4页(P211-214)【作者】鹿盈盈;王谦;吴小勇【作者单位】江苏大学,能源与动力工程学院,江苏,镇江,212013;江苏大学,能源与动力工程学院,江苏,镇江,212013;江苏大学,能源与动力工程学院,江苏,镇江,212013【正文语种】中文【中图分类】TK421+.24【相关文献】1.二甲醚均质充量压燃发动机燃烧特性试验研究 [J], 李德钢;乔信起;罗马吉;彭小圣;黄震2.HCCI发动机着火时刻控制参数的研究 [J], 袁文华;王谦;吴小勇;刘春生3.变压缩比二甲醚均质充量压燃发动机排放特性的研究 [J], 胡铁刚;周龙保;刘圣华;李维4.DME均质充量压燃着火过程的数值模拟研究 [J], 陈志;黄震;吕兴才;罗马吉5.均质充量压燃式发动机柴油混合气制备方法的研究 [J], 高永平;王谦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

均质压燃HCCI燃烧技术的研究现状与展望

均质压燃HCCI燃烧技术的研究现状与展望


来越紧张，空气污染越来越严重，HCCI 燃烧方式引起了全球内燃机研 定性，大大减少失火现象的产生。运用火花塞辅助点火让均质可燃混合
究人员的重视，国际社会在 HCCI 燃烧技术研究方面付出了大量的人力 气燃烧展现出两阶段放热燃烧的燃烧方式，它俨然成了 HCCI 燃烧的一
和财力，并且也获得了较好的成果。然而 HCCI 燃烧方式离实际应用还 个热点方向。
慢，发动机容易“失火”，同时冷启动困难，燃烧效率低。所以，HCCI 发动 发动机变得更复杂。
机运行范围过窄的问题影响了其在汽车上实用性推广。
4 结论与展望
2.3 冷起动困难
节能环保一直是推进内燃机燃烧技术研究进程的动力之一，均质
在外界温度低于-20℃时，HCCI 发动机气缸内温度极低，而且气缸 压燃凭借其热效率高、NOx 和碳烟的排放量低而受到青睐，也将会成为 内缺乏温度较高的废气，燃料在压缩行程中不能达到自燃温度，无法自 全球内燃机研究领域的研究热点。但是，在均质压燃发动机实用化的道
50%
70%
TM
33.1351 22.0612 21.0172 15.1911
EM PSM
37.2122 29.3989 24.8917 18.6545 39.0234 33.1978 28.5682 22.8909 44.7324 37.9452 33.4682 28.2395
表 2 Comparison MSE of four filter algorithms
均质压燃具备的技术优势： （1）热效率高。HCCI 燃烧发动机能够有较高的压缩比，而且不用设 置节气门，从而能够减小进气阻力；而且多点同时着火的燃烧模式让整 个燃烧过程不需要火焰传播，燃烧持续期很短，能够看作是理想的等容 燃烧过程；稀薄可燃混合气低温燃烧，还能够大大减少气缸壁的热量损 失。研究表明，均质压燃发动机的热效率几乎和压燃式发动机相当，动 力性和经济性明显提高。
发动机均质充量压缩燃烧技术

发动机均质充量压缩燃烧技术

毕业论文（作业）设计（论文）课题发动机均质充量压缩燃烧技术学校无锡汽车工程中等专业学校系部汽车服务工程系专业汽车维修与应用姓名沈卿缘学号指导教师胡昊二○一六年十二月发动机均质充量压缩燃烧技术的探究摘要：发动机均质充量压缩着火HCCI（homogeneous charge compression ignition）燃烧是一种全新的燃烧方式。

是将燃料、空气及再循环燃烧产物所形成的预混合气被活塞压缩，自燃、着火、做功的过程。

发动机具有极大的潜力保持高效率，并且本身所特有的均质、低温燃烧特性，它能有效降低传统内燃机的燃油消耗和排放问题，特别是能同时降低柴油机NOx和颗粒物（PM）的排放，并进一步增加热效率，因而被认为是发动机燃烧技术的一个重大进步。

随着排放法规的日益严格和发动机技术的进步，HCCI燃烧技术在节约能源和降低排放方面的潜力引起了世界各国的高度重视。

美国、欧洲和日本的一些研究机构和企业都在大力开展这一领域的研究工作，并成为目前发动机领域的一个研发热点。

关键词：发动机新技术HCCI正文：1、发动机均质充量压缩燃烧技术概述依靠预混合燃烧形成的均匀混合气和低温燃烧较低的缸内温度来同时降低碳烟和 NOX 排放。

这种燃烧方式被称作均质充量压缩燃烧,即 HCCI。

均质混合气压燃燃烧方式的出现, 有效地解决了传统均质稀薄点燃燃烧速度慢的缺点, 是有别于传统的汽油机均质点燃预混燃烧、柴油机非均质压燃扩散燃烧和 GDI 发动机分层稀薄燃烧方式的第四种燃烧方式2 、HCCI的燃烧机理HCCI燃烧的能量释放过程是受多种化学动力学因素支配的，这些因素进而又受流体静力学和热力学状态历程的影响。

普遍认为，燃烧的引发受化学动力学的控制，因为缸内的混合气受到压缩，温度和压力上升。

温度和压力的时间历程、压缩冲程结束时的缸内温度和压力、燃油的自燃特性和残余废气量，连同O2的浓度、不同的燃油含量和燃烧产物，共同支配着燃烧开始的方式。

准均质充气压缩点燃系统燃烧特性研究

准均质充气压缩点燃系统燃烧特性研究

准均质充气压缩点燃系统燃烧特性研究
高海洋;曹惠玲;张延峰
【期刊名称】《燃烧科学与技术》
【年(卷),期】2002(008)002
【摘要】准均质充气压缩点燃(QHCCI)燃烧系统是在柴油机上实现稀薄预混合气燃烧的有效方法,建立了一个燃烧过程准维数学模型,结合试验结果,对QHCCI系统的燃烧特性进行了研究.内容包括引燃柴油喷射定时对系统燃烧性能的影响,引燃柴油喷射量对系统的影响,以及发动机工作粗暴的特性.模拟结果与试验结果一致,并发现QHCCI燃烧系统的放热律曲线一般呈双峰,引起爆震的原因主要是引燃柴油喷射量大或喷射早造成上止点附近的大量剧烈燃烧造成的.
【总页数】5页(P135-139)
【作者】高海洋;曹惠玲;张延峰
【作者单位】河北工业大学动力系,天津,300132;河北工业大学动力系,天
津,300132;天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TK421+.2
【相关文献】
1.均质充气压缩点燃技术在汽油机上的应用 [J], 赵志国
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3.压缩比对均质充量压缩燃烧发动机燃烧特性影响的研究 [J], 胡铁刚;周龙保;刘圣
华;李维
4.乙醇-正庚烷燃料均质压缩过程着火与燃烧特性的研究 [J], 吕兴才;侯玉春;俎琳琳;黄震
5.准均质充气压缩点燃(QHCCI)燃烧系统的模拟研究 [J], 高海洋;张延峰;刘文胜;王海;息树和
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