车辆工程汽车新技术论文.docx

第一页关键字:均质充量压缩燃烧(HCCI) 技术,双离合变速器技术,无人驾驶汽车一:汽车发动机新技术 1 :均质充量压缩燃烧(HCCI) 技术 )传统燃烧概念局限性: 压缩点燃式燃烧概念( 用于柴油机) 与火花点燃式燃烧概念(用于汽油机) 相比, 最大的特点在于所使用的燃油特性不同, 由此造成两者在以下各个方面都有差别,如燃料引燃方式,空燃比,压缩比, 燃油经济性, 有害物排放等。出于人类对汽车排放的有害物质的毒害作用, 二氧化碳的温室效应和氮氧化物形成酸雨的关注, 以及能源匮乏的影响,人们对高效能、低污染的动力源的需求与日俱增。传统的汽油机属于预混均质燃烧, 由于汽油特性以及爆燃等诸多因素的限制, 因此, 压缩比低, 热效率低。与汽油机相比, 柴油机具有较高的热效率和优越的燃油经济性, 但是, 传统柴油机的燃烧是燃料喷雾的扩散燃烧, 依靠发动机活塞压缩到接近终点时的高温使混合器自然点火。由于喷雾与空气的混合时间很短, 燃料与空气混合得严重不均匀,混合气分为高温过浓区和高温火焰区,导致 NOx 和碳烟的产生。 )均质充量压缩燃烧( HCCI )技术概述: HCCI 是一种全新的内燃机燃烧概念, 既不同于柴油机(非 HCCI ), 又不同于汽油机( 均质充量火花点燃), 是一种火花点燃式和压缩点第二页燃式发动机概念的混合体。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 燃烧方式可以同时降低柴油机的 NOx 和碳烟排放,井提高柴油机的循环热效率。 HCCI 发动机机通常工作在高空燃比和较低的压缩比条件下, 工作范围较小, 高负荷时功率输出不足。“双模式” HCCI 发动机是解决上述问题的有效途径, 并成为近期 HCC I 发动机研究中的热点。 HCCI 发动机燃烧为稀薄燃烧,采用均质压缩多点着火,是一种从优化燃烧的角度来降低 NOx 和碳烟排放的新燃烧理论和技术。其燃烧模式是在进气和压缩过程形成均质混合气, 当活塞压缩到上止点附近时,均质混合气自然点火。从 HCCI 燃烧方式看, HCCI 发动机可以同时综合火花点火发动机( SI )和直接喷射压缩点火发动机( DI) 的优点,同时避免他们的缺陷,即 HCCI 燃烧可以同时实现降低排放和达到高热效率的目的。这与传统控制排放方法相比, 实现了很大的进步。 )均质充量压缩燃烧( HCCI )技术特点第三页(1 )超低的氮氧化物和碳烟排放造成传统柴油机 NOx 和碳烟排放较高的原因是传统柴油机存在高温区,即在火焰前锋高温区容易产生 NOx 排放,在火焰内部高温区由于缺氧容易产生碳烟排放。而 HCCI 发动机为稀薄燃烧,所以不存在缺氧情况,因而可有效降低碳烟排放;同时 HCCI 发动机燃烧为预混合均质压缩点火燃烧, 即燃烧室内部为均质混合气, 在活塞压缩作用下燃烧室内多点同时着火, 减少了火焰传播距离和压缩持续期, 避免了高温区的产生,可大大减少 NOx 的排放。(2 )燃烧热效率高由于 HCCI 发动机采用压缩自燃,因而可以大大提高压缩比,从而提高其燃烧效率。另外,压缩点火方式避免了 SI 发动机的节流损失, 其热效率与 SI 发动机相比更具优势。热效率的提高主要来源于三个方面:一: 减少了节流损失;二: 提高了压缩比;三: 缩短了续烧期(3) HCCI 燃烧过程主要受燃烧化学动力学控制第四页 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。为了获得 HCCI 燃烧,要考虑各种不同的参数。压缩冲程结束时的缸内温度和压力、燃烧的自燃特性和残余废气量都会影响 HCCI 的点燃过程。(4) HCCI 发动机运行范围较窄 HCCI 发动机可以使用多种燃料(汽油、柴油、天然气、氢气等), 在一定的工况下可以稳定运行, 得到较好的运行和排放效果。但燃烧受到失火和爆燃的限制,发动机的运行范围比较窄。(5) HCCI 发动机 HC 、 CO 的排放较高相对于普通柴油机, HCCI 发动机 HC 、 CO 的排放较高主要是由于 HCC I 燃烧通常采用较稀的混合气和较强的 EGR ( 废气再循环), 缸内温度比较低造成的。 )均质充量压缩燃烧( HCCI )方式的实现(1 )进气道喷射将燃料喷到进气阀附近和空气混合, 然后在进气过程中将混合气吸入缸内。这个方法利用进气涡流来强化混合气的形成过程, 从而提高混合气的均匀度。(2 )缸内前期喷射即在压缩上止点前将燃料喷入缸内, 通常这种情况下发动机的喷油提前角远大于传统柴油机,是柴油与空气在着火前充分混合。(3 )缸内后期喷射将柴油在压缩上止点附近或之后喷入, 同时采用大量预冷的