CI 柴油機和HCCI 柴油機性能對比研究

CI 柴油機和HCCI 柴油機性能對比研究

由于歐美環保部門制定了嚴格排放法規，因此發動機的設計理念正發生重大變化。目前，對發動機的研究旨在改善其燃燒模式，以及選擇其它新型燃料。由于柴油機具有較好的穩定性、燃料靈活性，因此多應用在車輛、發電等場合。為了達到高性能及環保法規的要求，柴油機的設計理念也發生了巨大變化。但是，柴油機的PM和NOx排放仍然偏高，因此需要不斷地對其進行研究，以滿足日益嚴格的排放法規要求。研究了在常規機械直噴（CI）、柴油均質充量壓燃（HCCI）模式下運行的柴油機性能。

傳統CI柴油機混合氣狀態為非均質，以擴散燃燒為主，但存在局部高溫現象，且廢氣中NOx及PM含量較高；而HCCI柴油機，其放熱速率可接近Otto循環，混合氣狀態為均質，燃燒方式為多點同時著火，更加容易控制，且燃燒溫度較低，無明顯火焰前鋒面。由于HCCI柴油機沒有高溫區和不發光的燃燒，燃燒持續期短，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容易經后處理技術而被處理。采用HCCI燃燒方式的柴油機與傳統汽油機、柴油機相比具有較大優勢，因為其燃燒方式綜合了傳統火花塞點火燃燒方式和壓縮著火燃燒方式的優點，同時避免了它們的缺陷，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潛力，但目前燃燒技術仍面臨均勻預混合氣的制備以及預混合燃燒的控制問題。HCCI燃燒方式的很多優點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燃燒過程，進而影響到發動機排放。因此，均勻的燃油空氣混合氣的制備是實現燃燒的基礎。目前，發動機一般都采用雙燃燒模式，即低負荷時采用缸內延遲燃油噴射燃燒，高負荷時采用傳統柴油機燃燒模式。

通過HCCI燃燒方式提高了柴油機的燃燒效率、降低了燃油消耗率，并且降低了廢氣中NOx及PM的含量，達到了環保法規的要求。

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