CI 柴油機(jī)和HCCI 柴油機(jī)性能對(duì)比研究

由于歐美環(huán)保部門制定了嚴(yán)格排放法規(guī)，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)理念正發(fā)生重大變化。目前，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究旨在改善其燃燒模式，以及選擇其它新型燃料。由于柴油機(jī)具有較好的穩(wěn)定性、燃料靈活性，因此多應(yīng)用在車輛、發(fā)電等場(chǎng)合。為了達(dá)到高性能及環(huán)保法規(guī)的要求，柴油機(jī)的設(shè)計(jì)理念也發(fā)生了巨大變化。但是，柴油機(jī)的PM和NOx排放仍然偏高，因此需要不斷地對(duì)其進(jìn)行研究，以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。研究了在常規(guī)機(jī)械直噴（CI）、柴油均質(zhì)充量壓燃（HCCI）模式下運(yùn)行的柴油機(jī)性能。

傳統(tǒng)CI柴油機(jī)混合氣狀態(tài)為非均質(zhì)，以擴(kuò)散燃燒為主，但存在局部高溫現(xiàn)象，且廢氣中NOx及PM含量較高；而HCCI柴油機(jī)，其放熱速率可接近Otto循環(huán)，混合氣狀態(tài)為均質(zhì)，燃燒方式為多點(diǎn)同時(shí)著火，更加容易控制，且燃燒溫度較低，無明顯火焰前鋒面。由于HCCI柴油機(jī)沒有高溫區(qū)和不發(fā)光的燃燒，燃燒持續(xù)期短，使得熱損失小，因此其具有較高的熱效率，且其廢氣中NOx及PM含量較低，而廢氣中含量較高的HC和CO容易經(jīng)后處理技術(shù)而被處理。采用HCCI燃燒方式的柴油機(jī)與傳統(tǒng)汽油機(jī)、柴油機(jī)相比具有較大優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠淙紵绞骄C合了傳統(tǒng)火花塞點(diǎn)火燃燒方式和壓縮著火燃燒方式的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了它們的缺陷，具有降低燃油消耗率、降低排放、無碳煙排放、燃燒效率高的潛力。

盡管HCCI燃燒方式具有很大的開發(fā)潛力，但目前燃燒技術(shù)仍面臨均勻預(yù)混合氣的制備以及預(yù)混合燃燒的控制問題。HCCI燃燒方式的很多優(yōu)點(diǎn)都是基于混合氣的均勻性，混合氣的均勻性直接影響著整個(gè)燃燒過程，進(jìn)而影響到發(fā)動(dòng)機(jī)排放。因此，均勻的燃油空氣混合氣的制備是實(shí)現(xiàn)燃燒的基礎(chǔ)。目前，發(fā)動(dòng)機(jī)一般都采用雙燃燒模式，即低負(fù)荷時(shí)采用缸內(nèi)延遲燃油噴射燃燒，高負(fù)荷時(shí)采用傳統(tǒng)柴油機(jī)燃燒模式。

通過HCCI燃燒方式提高了柴油機(jī)的燃燒效率、降低了燃油消耗率，并且降低了廢氣中NOx及PM的含量，達(dá)到了環(huán)保法規(guī)的要求。

刊名：Renewable and Sustainable Energy Reviews（英）

刊期：2017年第4期

作者：S.V.Khandal

編譯：徐嘉浩