文 献 综 述

吉林大学硕士彭亚平在2005年论文中通过乙醇燃料HCCI燃烧的试验研究表明，进气温度对乙醇HCCI燃烧有较大影响。在发动机转速和过量空气系数一定时，随着进气温度的升高，,乙醇HCCI燃烧着火始点提前,燃烧持续期缩短,CA50位置向上止点靠近,燃烧的放热率增大,压力升高率增大,缸内最大燃烧压力升高,燃烧效率升高,指示效率升高。当温度进一步升高时,乙醇HCCI燃烧的指示效率下降。在发动机转速和进气温度一定时,随着过量空气系数入的减小,燃烧着火始点提前,燃烧持续期变短,CA50位置向上止点靠近,放热率增大,压力升高率增大,缸内最大燃烧压力增大,燃烧效率增大,指示效率升高。提出了最佳进气温度的概念,并找到了最佳进气温度随发动机转速和过量空气系数变化的MAP图，为进一步研究和控制乙醇HCCI燃烧提供一些基础数据和结论。[1]

吉林大学尚海军在2004年论文中利用美国 Lawrence livermore国家实验室公布的乙醇燃烧复杂化学动力学机理和热力学数据,建立了乙醇HCCI燃烧模型。在燃烧过程中乙醇是通过分解和脱氢两条途径消耗的,其燃烧是由57种组分参与、383个基元反应组成的复杂反应过程。本文采用了能够自动调节步长的Gear算法求解复杂化学反应动力学问题,在计算速度和计算精度上得到了很好的效果。该模型是以传统的零维模型为基础建立的,因此继承了传统零维模型气缸内各点状态相同的特点,并且能够预测HCCI燃烧特性和排放特性。运用建立的燃烧模型,分析了压缩比、进气温度、进气压力、当量比转速和EGR对乙醇HCCI燃烧的影响,以及各组分变化的过程,发现压缩比、进气温度、当量比和EGR对HCCI燃烧过程,有非常显著的影响。[2]

吉林大学硕士王有坤在论文中针对快速压缩机的实际情况以及HCCI燃烧试验要求,对燃烧条件(温度、初始压力和过量空气系数)进行了逐一标定。试验中采用多点测温法对配气室温度场进行了测试,得出了配气室温度场的分布规律。在温度上升过程及温度稳定过程中均发现配气室各点的平均温度与配气室几何中心的温度几乎一致。对燃烧缸的温度场的测量分为动态与静态两种测量方式,得到了燃烧缸温度场的一般分布规律。通过试验得到了燃烧气缸平均温度与温度传感器温度之间的曲线关系;通过向燃烧气缸充气试验,得到配气室压力与燃烧气缸最高压力以及充气时间之间的关系,进行自由排气试验后,得到燃烧气缸初始压力与自由排气时间的关系。试验中对过量空气系数进行了修正,并且编成软件,使过量空气系数的计算更为快捷,准确。[3]

吉林大学硕士张素英在2010年论文中首先对乙醇HCCI发动机的研究现状、存在的问题以及数值模拟计算进行了综述。提出乙醇详细化学反应动力学机理,对乙醇氧化消耗的主要途径以及重要中间产物的生成与消耗进行了详细分析。采用敏感性分析和反应速率分析方法,建立了简化的乙醇燃烧反应机理,由此构建了乙醇HCCI燃烧反应动力学简化模型,该简化模型包括33种物质和52个基元反应。并将简化模型和其详细机理模型进行对比研究,计算结果表明,该简化模型与详细模型具有较好的一致性,能够在较大的初始条件范围内有效模拟HCCI发动机的工作过程,并且能预测甲醛、乙醛等非常规排放物的变化历程以及CO、NO的排放,较详细化学反应动力学机理能大幅降低计算成本,为化学反应动力学模型与多维CFD模型相耦合的模拟计算提供了可行的途径。[4]

同济大学博士周波在论文中采用燃料的进气道喷射配合缸内直喷的策略实现了HCC|DI复合燃烧,并围绕该燃烧方式开展了横向、纵向两个方向的研究。纵向的研究主要是在HCC-D燃烧已有研究的基础上继续深入,重点研究了直喷燃料的理化特性以及模拟增压、EGR等因素对HCCI-Dl燃烧的影响:横向的研究主要是开展复合HCC-D燃烧燃料单一化、商业化的探索,促进复合燃烧由实验室研究向实际应用的转变。本文的另外一条研究线索是解决HCCI-Dl复合燃烧中NO3和soot排放之间”此消彼长”的难题。[5]

重庆大学博士王迎在论文中选取EGR气体当中非常重要的一种成分氧化氮(NO)作为研究对象,采用试验分析和数值模拟相结合的方法,研究了NO对四种不同的燃料一正庚烷、异辛烷甲醇和乙醇HCCI燃烧的影响。首先以法国 Orleans大学 PRISME实验室的一台单缸、四冲程、水冷型柴油机作为试验台架,通过进气加热的方法实现了燃料的HCCI燃烧,通过改变进气流中NO的体积比,研究了NO对正庚烷、异辛烷HCCI燃烧的燃烧性能和排放指标的影响。主要对比了两种燃料在不同NO浓度比下的HCCI燃烧的缸内压力、温度、放热率、着火时扌刻、燃烧持续期以及HC、CO、NOx排放指标。[6]

重庆大学博士刘金山2006年在论文中表明:进气温度、过量空气系数和EGR率对乙醇燃料的HCCI燃烧有重要影响。分析了进气温度、过量空气系数和EGR率对乙醇燃料HCCI燃烧的影响规律。提出了最佳进气温度的概念,确定了最佳进气温度随发动机转速和(负荷)过量空气系数的变化律。并给出了三维MAP图。定义了以过量空气系数为基础的失火限制限、爆震限制限和部分燃烧限制限。给出了以过量空气系数λ和废气再循环率表示的HCCI工作范围以及以转速和平均指示压力表示的HCCI工作区域,并且研究了两种HCI工作区域内发动机的动力性、经济性和排放性能。为确立燃必的控制略以及拓展的运在图供了有的的础数据。[7]

吉林大学博士生贾美霞2007年在论文中表示均质压燃(HCCI)燃烧方式具有高的热效率和极低的氮氧化物排放,因而受到内燃机界的广泛关注。但高辛烷值燃料HcCI燃烧面临着着火困难和燃烧速率控制困难的问题。采用内部EGR是解决这两个难题的有效方法。本文利用一维发动机循环模拟软件GT- Power和大型化学动力学软件 CHEMKIN耦合,建立了HCCI燃烧发动机的循环模型。利用该模型研究了配气相位及气门升程对内部EGR率和缸内工质初始压缩温度的影响;研究了内部EGR对乙醇燃料HCCI燃烧过程的影响。结果表明:内部EGR率在40%-80%范围内时,乙醇燃料可以实现稳定的HCCI燃烧,并且获得了该发动机实现HccI燃烧的转速和负荷范围,为该发动机的试验研究提供了理论指导和参数选择范围。[8]

吉林大学博士彭亚平2008年在论文中建立了乙醇HCCI燃烧研究过程的测控系统,采用自行设计的快速热管理系统通过预热进气实现了乙醇燃料HCCI燃烧,获得了乙醇HCCI燃烧方式下的相关性能指标。采用SI/HCI复合燃烧方式将HCCI燃烧方式应用到了发动机上。为了确保发动机在整个转速-负荷平面运行,在不同工况进行了两种燃烧模式相互转换的研究,提出了实现S/ACI燃烧模式平稳转换的优化控制策略。与试验并行,本研究开展了乙醇HCCI燃烧反应机理的数值模拟,进步加深了对HCCI燃烧的认识。[9]