CI 柴油机和HCCI 柴油机性能对比研究

CI 柴油机和HCCI 柴油机性能对比研究

由于欧美环保部门制定了严格排放法规，因此发动机的设计理念正发生重大变化。目前，对发动机的研究旨在改善其燃烧模式，以及选择其它新型燃料。由于柴油机具有较好的稳定性、燃料灵活性，因此多应用在车辆、发电等场合。为了达到高性能及环保法规的要求，柴油机的设计理念也发生了巨大变化。但是，柴油机的PM和NOx排放仍然偏高，因此需要不断地对其进行研究，以满足日益严格的排放法规要求。研究了在常规机械直喷（CI）、柴油均质充量压燃（HCCI）模式下运行的柴油机性能。

传统CI柴油机混合气状态为非均质，以扩散燃烧为主，但存在局部高温现象，且废气中NOx及PM含量较高；而HCCI柴油机，其放热速率可接近Otto循环，混合气状态为均质，燃烧方式为多点同时着火，更加容易控制，且燃烧温度较低，无明显火焰前锋面。由于HCCI柴油机没有高温区和不发光的燃烧，燃烧持续期短，使得热损失小，因此其具有较高的热效率，且其废气中NOx及PM含量较低，而废气中含量较高的HC和CO容易经后处理技术而被处理。采用HCCI燃烧方式的柴油机与传统汽油机、柴油机相比具有较大优势，因为其燃烧方式综合了传统火花塞点火燃烧方式和压缩着火燃烧方式的优点，同时避免了它们的缺陷，具有降低燃油消耗率、降低排放、无碳烟排放、燃烧效率高的潜力。

尽管HCCI燃烧方式具有很大的开发潜力，但目前燃烧技术仍面临均匀预混合气的制备以及预混合燃烧的控制问题。HCCI燃烧方式的很多优点都是基于混合气的均匀性，混合气的均匀性直接影响着整个燃烧过程，进而影响到发动机排放。因此，均匀的燃油空气混合气的制备是实现燃烧的基础。目前，发动机一般都采用双燃烧模式，即低负荷时采用缸内延迟燃油喷射燃烧，高负荷时采用传统柴油机燃烧模式。

通过HCCI燃烧方式提高了柴油机的燃烧效率、降低了燃油消耗率，并且降低了废气中NOx及PM的含量，达到了环保法规的要求。

刊名：Renewable and Sustainable Energy Reviews（英）

刊期：2017年第4期

作者：S.V.Khandal

编译：徐嘉浩