乙醇均质压燃的模拟与试验研究

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均质压燃在内燃机燃烧技术中的应用进展与展望

均质压燃在内燃机燃烧技术中的应用进展与展望姓名：xxx学号：xxx联系电话：xxx导师：xx学院：xxx摘要：均质压燃式(HCCI)燃烧方式是目前内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”新一代内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 概述燃烧技术是内燃机的核心技术，回顾内燃机过去 30 余年的发展历程可以清晰看到，满足日益严格的排放法规已成为内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，EPA 2010 年法规微粒限值（0.01 g/hp·h）和 NOx限值 (0.2 g/hp·h) 都仅相当于 1978 年法规限值的1%( 微粒：1.0 g/hp·h；NOx：20 g/hp·h）。

在满足每一阶段越来越严格的排放法规中，内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 1998 年排放法规的重要手段。

英国 Perkins公司 Fred Brear 1996 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EPA 20042007 法规）仍可以不采用 DPF 后处理器，这充分显示出燃烧技术在内燃机节能和降低有害排放方面的巨大潜力。

因此，内燃机高效清洁燃烧技术的研究一直都是国际内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，内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法规逐步成为推动内燃机燃烧技术进步的又一主要因素，内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。

燃料乙醇在柴油机上应用研究的进展

１燃料乙醇的特性
醇类是烃基与羟基（Ｏ）组成的化合物，这一Ｈ就从本质上决定了醇类可以作为内燃机的代用燃料。而羟基的存在又决定了它有很多不同于石油
系燃料的特性．如表１川所示。
当含水量超过０２ｆ）时，合燃料发生分．％Ｖ混层现象，能在柴油内燃机中直接掺烧。为了在不不改变柴油内燃机结构的基础上使用乙醇柴油混合
题。
当量空燃比
沸点／ ℃ 闪点／ ℃ 粘度（Ｏ℃ ）（ａｓ２／Ｐ・）蒸发值／ｋ／ｇ（Ｊｋ）
１．４６
ｌ０３０８－７６￣８５８３Ｏ８．～．０２０５
９．Ｏ
７８１～４３１１．２９４０
柴油形成均相、稳定的混合燃料，可供柴油机使用。助溶剂的研究，国内外学者都做了大量的工作。美国清洁燃料公司研制了 “ ｕａｏ”添加剂，瑞Ｐｒｎｌ典ＡｚＮｂｌ司开发了助溶剂 “ ｅｉ” 英国ｋｏｅｅ公Ｂｒｄ．ａ的ＡＥ科技公司也有这方面的报道。国内，冠公Ａ天
ｌ８
内燃机与配件
２１第５期００年
剂 “ ＧＪ，国科学院生态环境研究中心开发了ＴＺ” 中
一
缺点是容易在进气管喉口处节流甚至结冰堵塞。
２４电热塞点燃乙醇混合气等方法．

乙醇均质压燃性能的试验研究

［ｂｔａｔＡｘｅｍｎａｓｄｎｔｅｈｍｇｎｏｓｈｒｅｃｍｒｓｏｎｔｎ（ＣＩｅｆｒｎｅｏＡｓｃ］ｎｅｐｒｅｔｔｙｏｏｏｅｅｕａｇｏｐｅｓｎｉｉｏＨＣ）ｐｒｍａｃｆｒｉｌｕｈｃｉｇｉｏ
ａｍｄｆｄｓｇｙｉｄｒｎｉｅｆｅｄｗｔｅｈｎｌｓｒｓｎｅ．ＴｅｅｕｔｓｏａｔｅＨＣｎｎｉｔａｏｉｅｉｌｃｌｅｇｌｉｔａｏｉｐｅｅｔｄｈｓｌｗｔｔｈＣＩｇｅｗｔｅ — ｉｎｅｎｅｎｕｅｈｒｓｈｈｅｉｈｈ
以上；ＨＣ燃烧范围内，Ｇ在ＣＩＥＲ和当量比的合理组合可以将ＮＯ排放控制在ｌ（Ｗ．）ｇｋ／ｈ以下；没有后处理器在
时，乙醇ＨＣ燃烧产生较高的ＨＣＩＣ和ＣＯ排放；ＥＲ率相比，与Ｇ当量比对ＨＣ和ｃ０排放的影响更为明显。
１ＣｌｇｕｏｂｌＥｇｎｅｉｇｉｎＵｉｒｔ，Ｃａｇｈｎ１０２、ｏｅｅｏｔｉｎｉｅｒ，ＪｉｎｅｉｌｆＡｍｏｅｎｌｖｓｙｈｎｃｕ３０２；２ＣａｇｈｎＮｒｌｎｖｒｔ，Ｃａｇｈｎ１０３．ｈｎｃｕｏｍａｉｓｙｈｎｃｕ３０２Ｕｅｉ
ＨＣＣＩｃｍｂｓｏｔｔａｏｒｄｃｓｈｉｈｒｌｖｌｏａｄＣＯｍｉｓｏｏｕｔｎｗｉｈｅｈｎｌｐｏｕｅｇｅｅｅｆＨＣｎｉｅｓｉｎ．ＡｎｏａｅｏＥＧＲａｅ．ｔ — ｄｃｍｐｒｄｔｒｔｈｅｅｑｖｅｃａｉｓｍｏｅｍａｋｄｅｆｃｎＨＣｎｕｉａｎｅｒｔｏｈａｒｒｅｆｅｔｏｌａｄＣＯｍｉｓｏ．ｅｓｉｎＫｅｗｏｄｓ：Ｅｔｎｏ：ＨＣＣＩ；Ｐｅｆｒａｃｙｒｈａｌｒｏｍｎｅ；Ｅｍｉｓｏｓｓｉｎ

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均质压燃（HCCI）是一种全新的燃烧模式，它是预混均质可燃混合气在压缩行程中温度升高达到自燃点后自燃的燃烧模式。

作者主要阐述了均质压燃（HCCI）燃烧技术的概念与特点、当前研究所面临的难题和研究所取得的主要进展。

标签：均质压燃；低温燃烧；燃料改质引言当前，全球汽车保有量不断增加，然而能源日趋匮乏，排放法规越来越严重，因此内燃机的节能减排技术不得不受到重视，研发节能、清洁和高效的内燃机也具有更为重要的意义。

但是，现有的汽油机和柴油机仍然不能同时符合我们在经济性与排放性方面的需求。

均质压燃（HCCI，Homogeneous Charge Compression Ignition）作为一种全新的燃烧技术，有别于现有汽油机的点燃式与现有柴油机的压燃式，它兼具现有汽油机均质燃烧与现有柴油机压燃点燃的优点，能够提高发动机的动力性和经济性，同时大大降低发动机NOx和碳烟的排放。

1 HCCI燃烧技术的概念与特点从内燃机被发明以来，内燃机的点火方式有两种类型：一种是柴油机的压燃点燃方式；另一种是汽油机的点燃燃烧方式。

因为柴油机的热效率高，动力性好，可靠性高，常常被用在动力机械上，例如工程机械、载重货车等。

同时，汽油机凭借其构造简单、体积小、重量轻、转速高、振动噪声小等优点占领了大多数的乘用车市场，尤其是小轿车上多半配置的是汽油机。

因为人们对汽车的依赖性越来越高，全球汽车的保有量不断增加，环境也日趋恶化，能源越来越紧张，迫使人们不断地改进柴油机与汽油机的性能，同时积极地寻找更为清洁环保的发动机燃料。

在对这些新型清洁环保的发动机燃料研究时，研发人员使用了一些汽油机和柴油机比较完善的技术。

比如，尝试在柴油机中使用燃点较高的醇类燃料；为了让醇类燃料在汽油机中稳定燃烧，把汽油机的压缩比增加到11～13。

其中最为大胆和最有创新性的研究是結合柴油机和汽油机的优点，最后建立一种崭新的燃烧模式——均质充量压缩燃烧，即均质压燃（HCCI）。

乙醇燃料均质压燃的试验研究

力升高率和燃烧放热率下降，出现峰值的时刻推迟．且
关键词：燃烧弹；均质压燃；边界条件
中图分类号：Ｔ４１Ｋ３文献标志码：Ａ文章编号：１０ — ７０２０）５０１— ０６８４（０６０ —４９０４
ＥｘｒｍｅｔｌＳｕｎＡｌｏｏｐｅｉｎａｔｄｙｏｃｈｌＨＣＣＩＣｏｂｕｔｏｍｓｉｎ
维普资讯
第１２卷第５期２００６年１０月

燃
烧
科
学
与
技
术
Ｖｏ＿２Ｎｏ５ｌ１．０ｔ０６ｃ．２０
ＪｕｎｌｆＣｏｕｔｎＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙｏｒａｍｂｓｉｃｅｃｎｃｎｌｇｏｏ
环境温度至２０℃ ．０
围绕直接影响着火过程的混合气浓度及混合气温度边
界条件进行．
１多功能燃烧弹
１１多功能燃烧弹的工作原理．
均质混合气的制备由空气／燃料混合器和混合气制备容器完成，Ｊ需经过两个过程：首先利用文丘里管原理将燃料与空气进行初步混合，并输入到混合气制备容器中；在容器中经过进一步的加温调制使燃料与空气混合，形成均质状态．
乙醇燃料均质压燃的试验研究
张纪鹏，董光宇，浏，国峰，虞常夏元东
（吉林大学汽车学院，长春１０２）３０５
摘
要：利用多功能燃烧弹对乙醇进行均质压燃性能的研究，有边界条件可控的独特优点．多功能燃烧模拟具在

均质压燃排放实验研究

文献标识码：Ａ
ＡｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆＨＣＣＩｅｍｉｓｓｉｏｎ
ＳｈｅｎＹｅｃｈｕｎ，ＲｅｎＨｕａｎ，ＺｈｏｕＪｉｎｇｌｅｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅ，Ｃｈａｎｇ ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａａｎｘｉＸｉ ’ａｎ７１００６４，Ｃｈｉｎａ）
能和降低排放方面有巨大潜能。由于混合气均匀分
布和低温燃烧的特点ｎ，ＨＣＣＩ发动机所具有的排
放能力，完全满足新排放法规。ＨＣＣＩ发动机燃烧模式有别于汽油机的均质点燃，也不同于柴油机的边喷边燃，它具有两者的许多优点，被认为是第三种燃烧模式。首先，ＨＣＣＩ
ｅｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｅｎｇｉｎｅｓｗｉｔｈｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｂｒｏａｄｖｉｓｉｏｎｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＨＣＣＩｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｉｎａｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｅｓｅｌ，ｔｈｅｔｗｏ — ｐｈａｓｅｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｆｏｒｎ — ｈｅｐｔａｎｅｉｓｖｅｉｆｒｉｅｄａｎｄｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅＨＣＣＩｅｍｉｓｓｉｏｎｓｏｎｉｎｔａｋｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｅｘｃｅｓｓａｉｒｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅ

柴油机均质压缩燃烧(HCCI)的实现与优化模拟研究的开题报告

柴油机均质压缩燃烧(HCCI)的实现与优化模拟研究的开题报告1. 研究背景和意义柴油机均质压缩燃烧(HCCI)是一种高效、低排放的燃烧方式，其能够实现汽油机的高热效率和柴油机的低碳排放。

因此，在未来的汽车发展中，HCCI将成为一种主要的动力技术。

但是，HCCI的实现和优化仍然面临着挑战，其中最主要的问题是如何控制HCCI的自燃点和燃烧的扩散速度。

2. 研究目的和内容本研究的目的是探索和优化柴油机HCCI的实现过程，将焦点放在自燃点和燃烧扩散速度的控制上。

具体内容包括：(1) 建立柴油机HCCI的模拟模型，包括燃烧模型、热力学模型和流体力学模型。

(2) 分析HCCI的燃烧特性，研究自燃点和燃料混合气的制备方法。

(3) 优化柴油机HCCI的燃烧参数，如进气压力、进气温度、喷油量和空燃比等。

(4) 验证模拟结果，并探究影响HCCI效率和排放的因素。

3. 研究方法本研究将采用计算机模拟和实验验证相结合的方法，建立柴油机HCCI的模拟模型，并进行数值计算和实验测试。

(1) 建立柴油机HCCI的模拟模型。

采用Fluent软件建立燃烧、热力学和流体力学三个模块的模拟模型，对柴油机HCCI进行数值计算。

(2) 分析HCCI的燃烧特性。

通过分析HCCI的燃烧特性，探讨影响自燃点和燃料混合气的因素。

(3) 优化柴油机HCCI的燃烧参数。

采用数值计算方法，优化柴油机HCCI的燃烧参数，如进气压力、进气温度、喷油量和空燃比等。

(4) 验证模拟结果并探究影响HCCI效率和排放的因素。

通过实验验证模拟结果，并探究影响柴油机HCCI效率和排放的因素。

4. 预期结果本研究预期将通过数值模拟和实验验证，探究柴油机HCCI的实现过程，优化其燃烧参数，进一步提高HCCI的效率和降低其排放。

同时，预期还能建立柴油机HCCI 的模拟平台，为HCCI的研究和实际应用提供参考。

乙醇均质压燃的模拟与试验研究

乙醇均质压燃的模拟与试验研究
甲醇/乙醇均质压燃技术是近年来新型生物燃料低温燃烧技术的一种，近年来受到了
广泛关注和研究。

本文结合模拟计算和实验测量，研究了甲醇/乙醇均质压燃的模拟和试验。

实验采用了内径为35 mm、高度为110 mm的金属管，燃烧室内封装有含甲醇乙醇混合物，布氏爆裂管作为可控压缩装置，模拟计算采用了数值法。

计算结果表明，若采用相同的布氏爆裂管进行压燃，当混合物中甲乙醇的比例变化时，高压涨的速度有明显的变化，且实验结果和模拟结果比较吻合。

结果表明，当混合物中含
有比例时，甲/乙醇均质压燃的燃烧效果稳定，可操作性较强。

在实验过程中，当甲醇/乙醇比例为1/2时，混合物空腔内压力随着时间的变化可以
达到最高水平。

实验观察到，该混合物在空腔内会产生“火柱”状燃烧，温度最高可达4000K。

由于甲醇和乙醇的比例变化会对甲醇/乙醇均质压燃的效果产生影响，本文研究的结
论暗示了在发动机设计过程中，应该特别考虑甲醇/乙醇比例的变化，以便实现平稳可控
的过程。

借助模拟计算和实验测量，本文研究了甲醇/乙醇均质压燃的模拟与试验，结果深入
了解了此种低温燃烧技术的特性。

未来，除了可以继续研究甲乙醇混合物均质压燃燃烧行为，可以考虑其他影响因素，如压燃容器的尺寸、火焰速度和混合物的种类。

另外，也可
以考虑将甲醇/乙醇均质压燃技术用于现实应用。

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ＫｅｒｓＥｈｎｌｙｗｏｄ：ｔａｏ，ＨＣＣＩｃｍｂｓｉｎＣｏｐｔｔｏａｉｕａｏ，ｐｒｍｅｔｏｕｔｏ，ｍｕａｉｎｌＳｍｌｔｎＥｘｅｉｎｉ
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ｒｐｅｓｓ
高热均质充量压缩着火（ｏｇｎｏｓｈｒｅＣｒＨｍｏｅｅｕａｇｏ一Ｃｎ引着内燃机工作者的关注。目前，对传统燃料针
和平均指示压力表示的ＨＣ工作区域，对该工作区域内的部分性能进行了预测。结果表明，整个工作区域中，ＣＩ并在有ＥＲ时试验所得最大平均指示压力为０５５ＭＰ，ＥＲ时试验所得最大平均指示压力为０５ＭＰ，模拟值Ｇ．ａ无Ｇ９．ａ而５分别为０５ａ和０４ＭＰ；ＨＣ工作区域内，拟指示热效率和Ｎ放与试验变化趋势相吻合。．ＭＰ．ａ在ＣＩ模Ｏ排
ｒｓｌｈｗｔａｉｅｗｏｐｒｔｎｒｇｎｅｍａｉｍＩＥｂａｎｄｆｍｅｐｒｅｔｎｅｇｎｉＧ．５ｅｕｔｓｏｔｎｔｈｌｏｅａｏｉ，ｘｍｕＭＰｏｔｅｏｘｅｍｎｎｉｅｗｔＥＲｉ０５ｓｈ，ｈｅｉｅｏｔｈｉｒｉｏｈｓ９
ＧｕＹａｈｕ “ ｕＦａａＬｉＨｕ，ｎｇＹａｎ，ｏＹｉｇｎｎａ，ｆ，ａＰｅｐｉｇＧｕｎｎａ
（ｉｎＵｎｖｒｉＪｌｉｅｓｔｉｙ）
【ｂｔｃ］ａｅｎｔｏｉｅＳ５ｓｇｅｃｌｄｒＨＣ（ａｒｌ－ｐｒｔ）ｓｅｇｎ，ｉｐｐｒｈＡｓａｔＢｓｄｏｈｍｄｆｄＺ１０ｉｌ－ｙｉｅＣＩｎｔａｙａｉｅｔｔｎｉｅｓａｅａｒｅｉ１ｎｎｕｌｓａｄｅｈｔｓ
ＭＰ，ｎｅｍａｉｍＭＥＰｏｔｉｅｒｍｘｅｍｅｔｏｎｉｅｗｉｏｔＥＧＲｉ０５ａｗｉｈｉｌｔｎｖｌｅｉａａｄｔｘｍｕＩｈｂａｎｄｆｏｅｐｒｎｎｅｇｎｔｕｉｈｓ．５ＭＰ，ｈｌｔｅｓｍｕａｉａｕｓｅｏ０．ＭＰｎ．ａｒｓｅｔｅｙｉｅＨＣｐｒｔｎｒｇｏ，ｅｓｍｕａｉｎｒｓｌｏｄｃｔｄｈａｆｃｅｃｎ５ａａｄ０４ＭＰｅｐｃｉｌ；ｎｔＣＩｅａｉｅｉｎｔｉｌｔｅｕｔｆｉｉａｅｅｔｅｉｉｎｙａｄＮＯｖｈｏｏｈｏｎｅｓｉｎｒｌｃｉｃｄｎｔｘｅｍｅｔｅｕｔｍｉｓｏｓａｅｗｅｌｏｎｉｅｔｈｅｐｒｎｓｌｗｉｉ
乙醇均质压燃的模拟与试验研究
谷艳华刘发发李华彭亚平郭英男
（吉林大学）
【要】改造后的Ｚ１０缸ＨＣＩ验机（摘在Ｓ１５单Ｃ试自然吸气式）对乙醇燃烧进行了试验与模拟研究，出以转速上得
主题词：乙醇
均质压燃
模拟计算
试验
中图分类号：４４１３文献标识码：文章编号：００３０（０８０ — ０１０Ｕ６．７Ａ１０ — ７３２０）５０４ — ４
ＳｍｕａｉｎａｄＥｘｅｉｅｔＳｕｙｏｈｎｌＨＣＣＩＣｏｂｓｉｎｉｌｔｎｐｒｍｎｔｄｎＥｔａｏｏｍｕｔｏ
ｍａｅｅｐｒｍｅｔａｄｓｍｕａｉｎｓｕｙｏｔａｏｏｕｔｎｓｍｍａｚｄｅａｏＣＩｃｍｂｓｉｎｏｅａｉｎｒｇｏａｄｘｉｎｎｉｌｔｔｄｎｅｎｌｍｂｓｉ，ｅｏｈｃｏｕｉｒｅｔｎｌＨＣｏｕｔｐｒｔｅｉｎｔｔｈｏｏｈｉｘｒｓｅｎｓｅｄａｄｍｅｎｉｄｃｔｄｐｅｓｒ，ｎｒｄｃｔｄｐｒｉｌｅｇｎｅｆｒｎｃｓｉｅｏｒｔｎｒｇｏ．ｈｓｅｐｓｄｉｐｅｎａｎｉａｅｒｓｕｅａｄｐｅｉａｅａｔｎｉｅｐｒｍａｅｎｔｐａｉｉｎＴｅｅａｏｈｅｏｅ
基金项目：国家重点基础研究发展规划资助项目（０Ｃ２９０）２０１Ｂ０２６。
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