乙醇汽油混合燃料直喷均质压燃爆震模型和试验研究
车用乙醇汽油成分模型库建立及快速检测的研究
车用乙醇汽油成分模型库建立及快速检测的研究摘要：为实现汽油中所含组分含量的快速测定，本文对车用乙醇汽油中各组分含量值为基础，结合化学计量学多重回归分析方法，建立了汽油组分含量测定模型，经过比较，使用多输出最小偏二乘支持向量回归机建立的模型对车用乙醇汽油中苯、芳烃、烯烃、乙醇含量进行分析，为车用乙醇汽油检测提供一种高精确、快捷、方便的测定方法。
关键词：车用乙醇汽油；红外光谱；成分模型库；快速检测引言车用乙醇汽油是由变形燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而形成的汽车燃料，目前我国实施的GB18351-2017《车用乙醇汽油（E10）》对车用乙醇汽油中的各类物质的含量做了严格规定。
如其中的乙醇含量规定值为8%~12%（V/V），若添加的变形燃料乙醇汽油含量低于限量要求可能导致油品中的辛烷值偏低，车辆在行驶过程中容易产生爆震现象从而对发动机造成损伤，而添加过量变形燃料乙醇时容易产生气阻影响供油同时会影响发动机的寿命。
随着近几年国家对环保要求逐渐提高，其中硫含量、芳烃含量、烯烃含量、苯含量等环保指标的限量要求也更加严格。
这些指标是车用乙醇汽油产品中的重要指标，也是石油炼制过程中不可缺少的基础数据，因此在车用乙醇汽油的生产、运输、储存、销售甚至是日后的监管过程中快速、准确地测定各组分含量具有十分重要的意义。
根据国家标准中这些重要指标的检验方法主要依据由辛烷值：GB/T5487-2015《汽油辛烷值的测定（研究法）》、乙醇含量：NB/SH/T0663-2014《汽油中醇类和醚类含量的测定气相色谱法》、芳烃、烯烃、苯含量：GB/T30519-2016《轻质石油馏分和产品中烃族组成和苯的测定多维气相色谱法》等，这些方法均属于传统化学检测方法，存在检验过程复杂、速度慢、二次污染等问题，若油品质量出现问题，不能及时发现并解决问题。
核磁共振技术可以一次检测多种成分，并且能够进行准确定量，但由于检测设备价格昂贵，在实际应用中无法大量推广。
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）。
车用乙醇汽油抗爆指数与敏感性研究
车用乙醇汽油抗爆指数与敏感性研究 作者：王家兴 张会成 张雁玲 来源：《当代化工》2020年第04期 摘 要：采用车用乙醇汽油样品作为试样，根据GB/T 5487-2015和GB/T 503-2016方法要求测试其研究法辛烷值RON和马达法辛烷值MON。考察RON与MON关系，进而给出研究法辛烷值与汽油敏感性之间的关系，通过多项式拟合，使得马达法辛烷值的预测水平较高，同时预测马达法辛烷值在标准燃料配制过程中所产生的经济效益进行详细阐述。马达法辛烷值的预测结果表明：针对某一汽油样品时，马达法辛烷值预测值与实测值偏差为0.5个单位。
关 键 词：汽油;马达法辛烷值;敏感性;多项式拟合 中图分类号：TB99 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2020）04-0603-04 Abstract： Using automotive ethanol gasoline samples as test samples， their research octane number and motor octane number were tested according to GB/T 5487-2015 and GB/T 503-2016 methods.The relationship between RON and MON was investigated， and then the relationship between research octane number and sensitivity of gasoline was given. Through polynomial fitting， the prediction level of motor octane number is relatively high， and the economic benefits of predicting motor octane number in the process of preparing standard fuel were elaborated in detail. The prediction results of motor octane number showed that the deviation between the predicted value and the measured value of motor octane number was 0.5 units for a certain gasoline sample. Key words： Gasoline; Motor octane number; Sensitivity of gasoline; Polynomial fitting
乙醇柴油双燃料预混低温燃烧模式试验和数值模拟研究
乙醇/柴油双燃料预混低温燃烧模式试验和数值模拟研究双燃料预混低温燃烧模式可以同时降低发动机尾气中的碳烟和NOx排放,并且可以保证较高的热效率。
此外,双燃料燃烧模式可以实现良好的燃烧相位和放热速率控制,有利于发动机向高负荷工况拓展。
因此,双燃料预混低温燃烧模式具有满足未来更加严格排放法规的潜力。
然而乙醇/柴油双燃料燃烧模式存在UHC(unburned hydrocarbon)和CO排放过高,以及发动机循环波动较大的问题,并且目前对其混合气着火以及燃烧过程机理的认识仍不清晰。
本文采用试验和数值模拟相结合的方法研究了乙醇/柴油双燃料发动机的燃烧和排放特性,并且分析了双燃料燃烧模式下混合气的燃烧机制。
本文首先采用激波管试验装置研究了乙醇-正庚烷二元掺混燃料的化学反应机理以及滞燃期,并在此基础上分析了双燃料发动机中燃料分层特性对混合气滞燃期梯度的影响。
结果表明,双燃料发动机中混合气燃料分层特性可以形成较大的滞燃期梯度。
对于乙醇-正庚烷掺混燃料,固定乙醇当量比(0.3),增大正庚烷含量,混合气当量比小于1.0时,正庚烷含量增大可以有效减小掺混燃料滞燃期;而当混合气当量比高于1.0时,正庚烷含量进一步增大对滞燃期影响不明显。
其次,在双燃料发动机中,预混乙醇可以抑制柴油的低温反应,但预混乙醇同时提高了直喷燃油区域的混合气当量比,因此乙醇预混合气直接影响直喷燃油的着火以及碳烟排放。
本文基于数值模拟研究了定容燃烧弹中预混乙醇/空气和异辛烷/空气氛围下正庚烷喷雾的燃烧和排放特性,并分析了预混燃料性质,预混燃料当量比以及环境温度等因素的影响。
结果表明,在预混乙醇/空气氛围下,接近化学当量比的区域混合气最先着火,而混合气当量比进一步增大(燃料活性进一步提高)的区域滞燃期反而较长。
这主要是由于直喷正庚烷蒸发降低了混合气局部温度,从而抑制了高当量比区域混合气低温放热。
同时初始着火区域混合气当量比主要由环境温度和压力决定,而随着乙醇预混当量比增大,接近化学当量比的区域混合气活性降低,从而导致滞燃期增大。
汽油乙醇混合燃料的性质
汽油/乙醇混合燃料的性质及发动机性能研究摘要:随着机动车保有量和石油需求的激增，机动车尾气排放污染和能源危机，近年来呈现不断恶化的趋势，因此，新型燃料的开发应用被世界各国作为了实现可持续发展战略的一个重要组成部分。
对我国而言，乙醇的推广使用对缓解我国能源危机、完善能源安全体制、促进经济发展和保障社会进步具有重大的意义。
在国内外现有的研究基础之上，基于我国乙醇汽油的使用现状、乙醇汽油的性质，，通过乙醇汽油的掺燃比与汽油机动力性、燃油经济性、排放性三个方面之间的关系，来研究乙醇汽油为燃料发动机的性能。
研究结果表明：在不改变汽油机任何结构参数的情况下，随着乙醇掺混比的提高，燃油消耗率不断提高，燃油消耗率上升5％～10％左右，其能耗率低于普通汽油。
随着乙醇掺混比的提高，发动机动力性能下降，此时增加循环供油量即可保持动力性能；但随着掺混比的进一步提高，动力性能下降严重。
随着乙醇掺混比的提高，CO、HC排放量迅速下降，NO x排放较为复杂。
NO X在中低负荷逐渐减少，在高负荷逐渐增加。
总的来说，10％—15％为理想掺混比。
关键词：汽油机,乙醇汽油,掺混比前言能源是经济发展和社会文明的物质基础，从远古时代的钻燧取火到近代的核能、生物质能等新能源的利用，伴随着社会的发展，始终贯穿着人类为寻找和获取新能源而进行的不懈努力。
20世纪60年代以后，全世界经历了三次重大的石油危机。
同时，全球环境污染严重，中国也不例外。
中国是一个富煤贫油的国家，石油资源严重不足。
根据2003年中国油气资源评估报告，我国2003年底石油估算探明储量约25亿吨。
中国2003年的石油消耗量达到2.5亿吨，其中进口量为9112万吨，石油进口依存度已达到35%。
如果按照2003年的石油开采量计算，2020年我国石油需求量将达到3.6亿t，其中净进口量将达到2亿t，这必将对我国的能源供应安全带来巨大的挑战，将成为制约我国经济发展、社会进步的主要障碍之一[5]。
乙醇汽油发动机燃料供给建模研究
收 稿 日期 ：２ ０ — 卜２ ； 回 日期 ：２ １ ４ １ ０ ９１ ３ 修 ＯＯ０ —１
一 ｍＲ Ｔ， 中 ｍ 其 为燃 料气体 和空气混 合折合 质量 ， 为混合 气体 的折合气 体常数 。 Ｒ
１ 基 于 动 态 传 热 和 循 环 平 均 的 内燃 机 离 散
模 型 建 模 方 法
１ １ 内燃机 缸 内动态模 型 ．
为 了突 出建 模 核心 方法 ， 模 时把缸 内与气缸 建
壁 作为一个 系统来 考 虑 ， 略 了气 缸壁 与 外界 之 间 忽 的换热 以及 润滑 油带 走 的热 量 ， 考虑 燃烧 室 壁 与 只
仿 真 分 析 中直接 使 用 。
关 键 词 ：乙 醇汽 油 发 动 机 ； 学 模型 ；燃 料供 给 数
中图分 类 号 ： Ｋ４ ７ Ｔ ２ 文 献标 志码 ： Ｂ 文章 编 号 ： ０ １２ ２ （ ０ ０ ０ — ０ ４０ １ ０ — ２ ２ ２ １ ） ２０ ２ — ３
乙醇汽 油应用情 况 比较 理想 ， 汽油 相 比 ， 与 ３种 主要的排放 物 ｃ ＨＣ和 ＮＯ都有 明显 的下降 。而 Ｏ， 且 乙醇含氧量 高 ， 值 较低 ， 论 空燃 比小 ， 以燃 热 理 所 烧产 物中含 有较 多 的 Ｈ ０、 少 的 Ｃ 在 国 内多 较 Ｏ， 个试点开始使用ｎ 。但是有实验表明 ， ］ 汽车在使用 乙 醇汽油以后 ， 动力性会有所 降低 ， 功率最大下降 １ ， ０ 扭矩下降 ６ Ｉ 。可 以通过 改 变发 动机 的结 构 参数 ２ ｊ
（） １
实现 精确 的燃 料供 给控 制 ， 离不 开 先进 的控 制
石化与生物混合燃油掺烧乙醇的试验研究
４ Ｂ （ ８Ｂ Ｄ ８ Ａ Ｄ Ｂ（
机 械 离 心
标 定 转 速 ／ｒ ｉ ３ ０ ／ ｎ ８０ ａ ｒ
最 大扭 矩 ／Ｎ・ ２ ０３ ｍ ３．
１２ 试验 设备 － 试 验 用 发 动机 为索 菲 姆 四缸 增 压 直 喷 式 柴油 机 ， 主要 技 术参 数 如表 ２所 示 。试 验所 用 测 试 仪 其
Ｔ 一 ２ Ｐ２４ ＤＦ ３ ３ 一 １
生 产 厂 家
日本 三菱
日本 ， 野 Ｊ 、 日本 小 野
的主要指 标 和分配 比如表 １ 所示
喷 油 提前 角 ， Ａ ４５ ０５ Ｂ Ｄ 。 ． ． Ｔ （ Ｃ ＋
进 气 门开 启 角／Ｃ 。Ａ ８Ｔ Ｂ ＤＣ
压 缩 比
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鼓舞 的结果 。国 内外研 究者纷 纷开 展 了对 生 物质能
的 研究 ， 研 究 得最 多 、 有 应 用前 景 的 当数 生 物 而 最
乙醇 和 生 物 柴油 。 乙醇 作 为 一 种 可再 生 的代 用 燃
料 ， 有 ３． 含 ４８ ％的氧 ， 烧 时 ， 论上 所 需 的空气 接 燃 理
项目
缸径／ ｍｍ 行程／ｍ ａ ｒ
排 量 ／ Ｌ
表 ２ 索 菲 姆 四 缸增 压 直 喷 式 柴 油 机 的 主 要技 术 参 数
Ｔａ ｌ ａ ｎ ｔ ｃ ｎ ｃ ｌ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｏ ｂ ｅ ２ Ｍ ｉ ｅ ｈ ｉａ ａ ａ ｔ ｒ ｆ
参 数
车用乙醇汽油发动机性能的实验研究-开题报告
二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 1. 基本内容
(1) 分析乙醇汽油的理化特性。 (2)确立实验与研究方案。 (3)建立实验台架，对比研究乙醇汽油与汽油的动力性、经济性及排放性能。 (4)分析实验数据，得出合理结论。 2 拟解决的主要问题 乙醇汽油理化特性对于发动机性能的影响：相同的试验台架，采用乙醇汽油和汽油分别进行 动力性、经济性及排放性能试验，试验结果不同；工况并且试验台架（发动机）都相同，分析原 因为乙醇汽油和汽油的理化特性不同。 三、技术路线（研究方法）
将在国内更多地区推广。 2、目的和意义 伴随着工业和社会的快速发展，人类对石油燃料的需求越来越高，但因为石油资源有限，所
以能源短缺成为一个令人担忧的问题。为了缓解汽车工业的飞速发展所带来的能源紧张和环境污染 双重压力，研制开发清洁代用燃料以及合理的资源利用已成为日益突出的现实性课题。必须寻找其他 的能源以部分或者完全替代我们当前正在使用的燃料。甲醇和乙醇是最常用的燃料和燃料添加剂， 但制造甲醇需要天然气和煤等不可再生资源，而我国的天然气等资源并不富足，所以如果依靠甲 醇作为燃料的话，很难实现能源自给;而乙醇可以通过农作物发酵和蒸馏得到，所以可以看成是一 种可再生能源，乙醇是比较理想的汽油增氧剂.是一种无毒的生物质燃料。山于以乙醇为燃料的发 动机排放的 CO2 能被植物所吸收.因此乙醇有可能成为一种能够满足可持续发展要求的燃料另外对 于无铅汽油来说，甲基叔丁基醚( MTBE)会污染地下水资源和危害人体健康，所以在将来有可能用 乙醇来代替 MTBE，于是从经济和环保的角度出发，研究乙醇代替甲醇作为燃料也更为有利。同时 乙醇的辛烷值高于汽油，可以提高发动机的抗爆震性能，因此，如果使用乙醇作为燃料，可以提 高压缩比以改善发动机的热效率和输出功率。但是另一方面如果使用纯乙醇作为燃料的话，就必 须对发动机进行改装，所以最好是把研究重点放在乙醇/汽油的混合燃料上，从而避免改装发动机。
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—ＩＳＳＮ １６７４－８４８４ 汽车安全与节能学报，２０１３年，第４卷第４期 ＣＮ １ １—５９０４／Ｕ Ｊ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓａｌｔｙ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ，２０１３．Ｖｏ１．４ Ｎｏ．４
乙醇汽油混合燃料直喷均质压燃爆震模型和试验研究 邓 俊 ，史现 ，刘寅童 ，冕志军 ，李理光 ，。 （１．同济大学汽车学院，上海２０００９２，中国；２．同济大学中德学院，上海２０００９２，中国）
１ｏ／１２ ３６７—３７ｌ
摘 要：为研究直接喷射（ＤＩ）式均质压燃（ＨＣＣ１）爆震特性，进行了台架试验。改造了一台传统双缸 柴油机的供油系统、点火系统、进排气机构，使其具有缸内直喷乙醇汽油混合燃料ＨＣＣｌ燃烧模式。 根据该发动机台架的特点与缸压信号特征，建立了描述乙醇汽油ＨＣＣｌ燃烧的爆震模型，从模型中提 取了爆震强度（ＫＩ），并进行了试验测量。结果表明：随乙醇在混合燃料中体积分数的升高，平均ＫＩ 和爆震概率均有降低，爆震始点推后；爆震工况的当量比范围变窄，爆震工况上下边界互相靠拢。该 结果有利于提出更合理的发动机喷射控制策略。
关键词：柴油机；喷油控制策略；均质压燃（ＨＣＣ１）；混合燃料；乙醇汽油；爆震强度（ＫＩ） 中图分类号：：ＴＫ ４２１．２ 文献标志码：Ａ Ｄ０Ｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７４－８４８４．２０１３．０４．０１０
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｋｎｏｃｋｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＤＩ－ＨＣＣ１ ｗｉｔｈ ｇａｓｏｌｉｎｅ／ｅｔｈａｎｏｌ ｆｕｅｌｓ
ＤＥＮＧ Ｊｕｎ’，ＳＨＩ Ｘｉａｎ’
，ＬＩＵ Ｙｉｎｔｏｎｇ’，ＷＵ Ｚｈｉｊｕｎ’，ＬＩ Ｌｉｇｕａｎｇ’＇
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓｔｕｄｉｅｓ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ—Ｇｅｒｍａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｋｎｏｃｋｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅ ｂｅｎｃｈ ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ ａ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｏｆ ＤＩ－ＨＣＣ （ｄｉｒｅｃｔ—ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｃｈａｒｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｇｎｉｔｉｏｎ）ｗｉｔｈ ｂｌｅｎｄ ｆｕｅｌｓ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ａｎｄ ｇａｓｏｌｉｎｅ．Ｓｏｍｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｄｏｎｅ ｔｏ ａ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｗｏ－ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｉｎ ｆｕｅｌ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ
ｉｎｌｅｌ ａｎｄ ｅｘｈａｕｓｆ ｓｙｓｔｅｍ．Ａ ｋｎｏｃｋ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｌＯ ｌｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｂｅｎｃｈ ｌｅｓｔｓ ａｎｄ ｌｈｅ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｔｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｅｔｈａｎｏＩ ａｎｄ ｇａｓｏｌｉｎｅ ＨＣＣＩ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ．Ｋｎｏｃｋ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（ＫＩ）ｗａｓ ｄｒａｗｎ ｆｒｏｍ ｌｈｅ ｍｏｄｅＩ ａｎｄ ｌｈｅｎ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｌｈｅ ｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｌｈａｌ ｆｈｅ ａｖｅｒａｇｅ Ｋｌ ａｎｄ ｆｈｅ ｋｎｏｃｋ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂｌｅｎｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ａｎｄ ｇａｓｏｌｉｎｅ，ｉ．ｅ．ｔｈｅ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ ｅｔｈａｎｏｌ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ，
ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｋｎｏｃｋ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｈａｓｅ ｒｅｔａｒｄｓ．Ｋｎｏｃｋ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ ａｌｓｏ ｎａｒｒｏｗ ｄｏｗｎ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｂｌｅｎｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ
ｕｐｐｅｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ ｍｏｖｅ ｔｏｗａｒｄｓ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ．Ｔｈｏｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃｏｕｌｄ ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｂｅｔｔｅｒ ｆｕｅｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅｓ；ｆｕｅｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ；ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｃｈａｒｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｇｎｉｔｉｏｎ（ＨＣＣＩ） ｂｌｅｎｄｉｎｇ ｆｕｅｌ；ｇａｓｏｌｉｎｅ／ｅｔｈａｎｏｌ ｆｕｅｌｓ；ｋｎｏｃｋｉｎｇ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（ＫＩ）
收稿日期／Ｒｅｃｅｉｖｅｄ：２０１３—０８—２２ 基金项目／Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ：国家自然基金资助项目（５１００６０７５，５１０７６１１８）；教育部博士点基金项目（２０１２００７２１１００１５）；湖北省重点实
验室开放基金项目（ＺＤＫ２０１２１３） 第一作者／Ｆｉｒｓｔ ａｕｔｈｏｒ：邓俊（１９７８－－），男（汉），江西，副教授。Ｅ—ｍａｉｌ：ｅａｇｌｅｄｅｎｇ＠ｔ。ｎｇｊｉ．ｅｄｕ＿ｃｎ ３６８ 汽车安全与节能学报 ２０１３年第４卷第４期 均质充量压燃ｆｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｃｈａｒｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｇｎｉｔｉｏｎ，ＨＣＣ［）技术，作为一种新型的发动机燃烧模式， 以其较高的热效率与极低的ＰＭ、ＮＯＸ排放特性，已 成为内燃机领域主要的研究热点之一［１－２］。然而，ＨＣＣＩ 仍存在‘燃烧不易控制”和“负荷难以拓展”两个技术瓶 颈问题，无法得到广泛应用 ］。“负荷难以拓高”的关 键问题在于高负荷时ＨＣＣＩ燃烧会产生较频繁的爆震 燃烧。ＨＣＣＩ燃烧主要受化学反应动力学的控制，因此 ＨＣＣＩ爆震与混合气的自燃有关＿３］。如果混合气的混合 达到绝对均匀，则不存在终端混合气区域，化学反应 将在混合气内以相同速率进行，混合气同时着火，不会 产生高频压力波。然而，实际发动机中不存在绝对均 质，由于工质分层或壁面传热的影响，缸内将产生较大 的温度梯度场，某些局部区域（“局部热点”）由于温度 与活性成分浓度条件将优先发生自燃。在热点处，反 应发展得更为迅速，并且自燃锋面会向外传播，同时产 生很强的压力阶跃。所以，压力振荡波会在热点周围区 域混合气自燃之前就完全发展【４］。 近年来，学者们针对ＨＣＣＩ燃烧爆震现象，提出 了各自的解决思路与方案，其主要包括当量比、混合气 温度、气门定时、燃料特性及喷射策略［５－１３１等。 英国伯明翰大学（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ）的Ｄ． Ｙａｐ等 应用进气增压与内部废气再循环（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ，ＥＧＲ）结合的方法，来抑制爆震并拓展 ＨＣＣＩ高负荷，结果表明，增压是控制发动机负荷的主 要手段，通过增压可将发动机的平均指示压力提高；同 时，过量空气系数与排气门定时的调节主要用于控制内 部ＥＧＲ率，其主要作用用于控制燃烧相位。一定增压 压力下，内部ＥＧＲ率相应提升，此时需要通过增大过 量空气系数来保证燃烧相位不变。 美国桑地亚国家实验室（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｓａｎｄｉａ）的Ｍａｇｎｕｓ ＳｊＯｂｅｒｇ等 认为ＨＣＣＩ 发动机缸内的热分层现象会影响爆震的发生，其针对 爆震极限下所对应的热分层现象，研究了不同发动机 转速、当量比与燃烧相位对缸内热分层的影响。结果 表明，随着转速或当量比的增加，爆震更加剧烈，抑 制爆震发生所需要的热分层尺度更大，这是由于当转 速提高后，单位时间的压力升高率提高；为稳定燃烧相 位需调整进气温度，燃烧相位推迟可以允许发动机采 用更高的转速与当量比。 乙醇作为石油燃料的主要替代能源之一，其ＨＣＣＩ 技术在国内外得到了广泛研究［１４－１６］。与汽油相比，乙 醇具有如下优点：乙醇具有更高的辛烷值，具有更好 的抗爆性，能够有效降低ＨＣＣＩ工作过程中的发动机 爆震趋势；乙醇的分子链较短且含氧，其燃烧能够产 生比汽油更低的微粒（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ，ＰＭ）ｆｌ￣放；燃 烧温度更低，氮氧化物（ＮＯＸ）￣ｂ放更低。但同时，由 于乙醇的自燃温度较高，也需要更高的初始温度来使 其在压缩过程中自燃。因此，为了同时保证燃料具有良 好的抗爆性和着火特性（避免失火），不同比例混合的 乙醇汽油燃料在ＨＣＣＩ发动机中的应用也得到了广泛 研究。 本文基于一台传统双缸柴油机，对其供油系统、 点火系统、进排气机构等进行了一系列改造，实现了缸 内直喷（ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，ＤＩ）乙醇汽油混合燃料ＨＣＣＩ 燃烧模式，并在不同工况下进行了相关的台架试验。针 对发动机台架特点与试验信号特征，建立了相应的乙醇 汽油ＨＣＣＩ燃烧的爆震描述模型。结合从爆震模型中 提取的爆震特性参数，本文继续研究了乙醇汽油混合 比，即混合燃料中乙醇体积分数对乙醇汽油ＨＣＣＩ燃 烧爆震特性（爆震强度、爆震率）的影响，找出了试验 工况下乙醇汽油ＨＣＣＩ燃烧的爆震工况边界及其变化 趋势
１ ＤＩ—ＨＣＣＩ发动机试验台架 台架总布置主要由发动机机体组、燃油喷射系统、 进气加热系统、当量比检测系统、缸压测量装置等组成， 如图１所示。试验用发动机的原型机为常通牌ＣＴ２９５ 双缸柴油机，单缸排量０．８ Ｌ，其改造后为直列两缸、 自然吸气、水冷，缸内直喷方式，其他参数见表１。 试验过程中，一缸（图１中４号）为ＨＣＣＩ燃烧， 另一缸无进气无燃烧，由ＨＣＣＩ缸或测功机拖动。试
１进气加热器；２一进气温度传感器；３起动电机； ４一ＨｃｃＩ发动机气缸；５一缸压传感器；６曲轴信号传感器 ７一直喷油嘴；８一Ｎ０ 排放传感器；９一Ｈｃ排放传感器； １Ｏ一数据采集及控制系统
图１ ＤＩ—ＨＣＣＩ发动机试验台架总简图