基于化学自发光法的混合气不均匀性对HCCI燃烧过程影响的研究

摘要

均质压燃(HCCI)方式避免了碳烟和NOx的生成条件，其NOx排放极低，并且几乎是零碳烟排放条件下仍保持高的热效率，因而这种燃烧方式被认为是最有前途的燃烧技术之一。
　　 本文采用化学自发光法，在一台经过改造的四冲程光学发动机上，以正庚烷作为燃料，对不同气道喷射控制策略导致的缸内浓度不均匀和不同进气和冷却水温度导致的缸内温度不均匀对HCCI燃烧过程的影响进行了试验研究。研究结果表明，气道不同喷油策略导致缸内混合气浓度分布不均匀，影响燃烧着火时刻、着火位置、发光强度和火焰发展历程。进气温度提高后，混合气均匀性得到改善，喷油策略对燃烧过程影响作用减小。在进气行程，气门打开阶段喷射燃料实现HCCI烧方式的自燃着火位置受温度影响较小，缸内混合气浓度分布最均匀。冷却水和进气温度的变化，改变了缸内温度分布，对HCCI这种受控于化学反应动力学的燃烧过程有很大影响，引起微弱自燃着火、局部燃烧淬熄和相对均匀燃烧等不同特征的燃烧过程；进气温度与冷却水温差越大，导致缸内热分层梯度增大，自燃着火传播速度变慢，燃烧的不均匀性增大；通过提高缸内热分层，实现缸内混合气的顺序着火，可以降低燃烧反应速率，具有拓宽HCCI运转工况范围潜力。
　　 本文研究结果对深入理解HCCI燃烧机理有一定的理论意义，对优化气道喷射HCCI喷油控制策略有一定工程指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1概述

1.1.1发动机面临的主要问题之一：能源危机

1.1.2发动机面临的主要问题之二：环境保护

1.2传统燃烧模式面临的挑战与新概念燃烧方式的提出

1.2.1传统汽油机燃烧

1.2.2传统柴油机燃烧

1.2.3内燃机新型燃烧模式的提出及其发展

1.2.4缸内混合气不均匀性对燃烧过程影响的研究现状

1.3本课题的意义及主要研究内容

第二章 化学自发光成像系统的原理与构建

2.1化学自发光法（chemiluminescence）的原理与应用

2.2化学自发光成像系统的构建

2.2.1光学发动机系统

2.2.2 ICCD检测系统

2.2.3独立供油系统

2.2.4信号控制和图像压力采集系统

2.2.5进气加热系统

2.2.6冷却系统

2.2.7润滑系统

2.3本章小结

第三章 不同喷油策略下缸内混合气不均匀性对HCCI燃烧的影响

3.1循环变动和润滑油污染对图像采集的影响

3.2对自发光图像的视场范围及光强分布切割线示意图的说明

3.3均质充量压燃(HCCI)的化学自发光图像

3.4混合气不均匀性对充量燃烧过程的影响

3.5本章小结

第四章　缸内温度不均匀性对HCCI燃烧过程影响的试验研究

4.1冷却水温度对HCCI燃烧过程的影响

4.2进气温度对HCCI燃烧过程的影响

4.3本章小结

第五章 全文总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢