多脉冲放电对HCCI燃烧过程影响的研究

摘要

汽油机采用均质压燃(Homogeneous Charge Compression Ignition，HCCI)燃烧模式(又叫CAI-Controlled Auto Ignition)，可以在部分负荷工况降低发动机的燃油消耗和NOx排放。通过引入火花放电的方式可以在HCCI燃烧的边界工况起稳定燃烧的作用，并能拓展HCCI燃烧的工况范围。本文采用多脉冲放电的方法，研究了放电参数对HCCI燃烧过程的影响规律，探讨通过放电参数优化的方法，进一步提高火花助燃HCCI燃烧模式的燃烧品质及扩大工况适用范围的可行性。 本文开发了一套多脉冲点火系统，可以在发动机的一个工作循环内多次点火，并能实现放电间隔、放电次数(最多5次)的灵活可调。 发动机台架实验表明：在CAI燃烧不能稳定实现的低负荷边界工况，采用多脉冲放电方式，可以可靠地控制燃烧过程，使得低负荷边界得到扩展：在低负荷边界附近，能稳定实现CAI燃烧的工况，多脉冲放电能缩短燃烧持续期，降低循环波动率，从而提高了平均指示压力IMEP并降低了燃油消耗，而且多脉冲集中放电可取得比等能量的多脉冲间隔放电更好的效果；在接近CAI大负荷边界工况区域，采用单次火花点火会带来发动机的最大压力升高率和最大爆发压力的增加，而采用多脉冲放电可缓解这种不利影响，但只能达到和无火花助燃相同的效果，因此这类工况不适合采用火花助燃方式；在CAI不能工作的大负荷工况(受爆震限制)，加入多脉冲间隔放电可明显降低最大压力升高率和最大爆发压力，有效地抑制了爆震倾向，从而成功地拓展了HCCI燃烧的负荷上限。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2 HCCI技术的发展历程及特点

1.2.1 HCCI燃烧方式的发展历程

1.2.2HCCI燃烧方式的特点

1.3 HCCI技术在实际应用中存在的问题

1.4实现汽油机HCCI燃烧的控制方法

1.5本课题的研究内容及意义

第二章电容放电多脉冲点火系统的开发

2.1本系统与传统电容放电点火系统的对比

2.2多脉冲点火系统的硬件构成

2.2.1微处理器

2.2.2充电电路

2.2.3放电电路

2.3硬件可靠性技术

2.4软件构成

2.5软件可靠性设计

2.6电容放电多脉冲点火系统的放电特性

2.7本章小结

第三章实验装置

3.1单缸机试验装置

3.1.1 RICARDO单缸试验发动机

3.1.2发动机外循环控制系统

3.1.3线形空燃比分析系统

3.1.4交流电力测功机

3.2 HCCI汽油机的ECU电控系统

3.2.1传感器

3.2.2执行器

3.2.3 ECU电控单元

3.3HCCI测控及燃烧实时分析系统

3.3.1硬件系统组成

3.3.2软件系统功能

3.4排放检测设备

第四章多脉冲放电对HCCI燃烧的影响

4.1HCCI燃烧的实现

4.2多脉冲放电对HCCI燃烧的研究

4.2.1第一类工况下多脉冲放电对HCCI燃烧的影响

4.2.2第二类工况下多脉冲放电对HCCI燃烧的影响

4.2.3第三类工况下多脉冲放电对HCCI燃烧的影响

4.2.4第四类工况下多脉冲放电对HCCI燃烧的影响

4.3本章小结

第五章全文总结及展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢