外部热EGR对关于优化动力技术的汽油HCCI燃烧的影响.pdfVIP

第1期(总第198期) 车用发动机 No．1(SerialNo．198) 2012年2月 VEHICLEENGINE Feb．2012 ·性能研究· 外部热EGR对基于优化动力技术的 汽油HCCI燃烧的影响 张旭洲1，李忠照1，沈义涛2，吕兴才1，黄震。 (1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2．上海乘用车研究中心，上海201804) 摘要：考察了外部热EGR对基于优化动力技术的汽油HCCI发动机燃烧的影响。试验结果表明：外部热 容能力不强，需要提高进气温度来提高燃烧的稳定性；随着EGR率的增加，燃烧持续期延长，缸内温度和压力峰值 均减小，指示热效率也随着减小；NO：排放随着EGR率的增加在经过一个“拐点”后始终维持在一个较低的水平， 而C0和HC的排放随着EGR率的增加显著增加，燃烧恶化。 关键词：废气再循环；均质压燃；优化动力技术；指示热效率；排放 文献标志码：B 中图分类号：TK414．5 文章编号：1001-2222(2012)01-0027—05 全球性环境问题和能源问题越来越突出，世界 容增加，由此引起压缩终了温度降低；再次是化学作 各大研究机构对有望取代传统内燃机燃烧方式的均 用，EGR中的成分可以部分参与化学反应而引起自 质混合气压燃(HCCI)燃烧模式进行了深入研究。燃与着火时刻的变化。EGR的化学作用一方面是 HCCI燃烧具有均质充量、多点压缩自燃和稀薄低 内部EGR的活性基效果，但是目前对EGR中是否 温燃烧的特点，这使得HCCI发动机在降低NO。排有活性基存在及其对着火的影响还有争议[60；另一 放和提高燃烧效率方面具有巨大的优势。HCCI燃 烧过程由发动机充量的化学动力学机理控制，受燃 和H：O等都会参与下一个循环的反应，因此也可以 料／空气混合气的理化特性、发动机边界条件、缸内 提前或延缓HCCI的着火与燃烧。总之，研究结果 温度变化历程和运行工况等多种因素的影响，因此 很难像传统发动机一样直接控制燃烧正时和放热速 刻控制和向高负荷拓展都有着积极的意义。 率。如何控制HCCI着火时刻和拓展负荷范围，是 本研究仔细研究了外部热EGR对基于优化动 目前研究的重点和难点口]。 力技术的汽油HCCI发动机燃烧和排放的影响，探 目前，EGR已成为控制HCCI燃烧的基本手段索外部热EGR控制着火和放热率的可能性。所谓 之一，针对其在各种HCCI发动机上对燃烧和排放优化动力技术(OKP)是指采用增加压缩比和利用 的影响，研究人员进行了大量的理论试验研究[2。4]。 冷却水、废气来加热进气实现高辛烷值燃料压缩自 总的来说，EGR通过几种方式来影响HCCI发动机燃的技术[7]。本研究中采用热EGR的原因是受所 的着火时刻和燃烧¨]。一是EGR对充量的热作采用的优化动力技术的限制，如果将换热过后的较 用。热EGR与相对较低温度的燃料空气混合后， 高温度废气冷却后再引入发动机，可能使进气温度 压缩初始状态的温度得到提高，有利于压缩终点时 下降，压缩终点时难于使充量达到自燃温度，产生严 缸内充量达到自燃温度，有利于实现汽油机HCCI重的失火，从而使发动机不能正常工作。 燃烧。二是EGR对整个充量的稀释作用。它从 1 试验装置和试验方法 3个方面影响充量的性质：首先是EGR引入到缸内 后，氧浓度降低；其次是热效果，由于CO。、水蒸气的 1．1 试验装置 比热容比空气高，因此EGR使整个混合气的比热 发动机试验台架见图1。试验发动机的具体参 收稿日期：2011-09—26；修回日期：2012-01—11 基金项目：上海市重大基础研究项目(09DJl400302) 作者简介：张旭洲(1985一)，男，硕士，研究方向为内燃机的燃烧和控制；attiuade@12