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废气再循环和进气加热实现汽油机HCCI燃烧的性能对比

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燃烧科学与技术 2012年第3期18卷 265-271页

作者：虞卫飞谢辉李乐陈韬赵华天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

废气再循环和进气加热是实现汽油机HCCI燃烧的两种不同方式,其对HCCI燃烧性能的影响也不同,为此,在同一台汽油机上分别采用废气再循环和进气加热实现HCCI燃烧,并分析了其在HCCI燃烧性能上存在差异的机理.试验结果表明,相对于进气加热,... 详细信息

废气再循环和进气加热是实现汽油机HCCI燃烧的两种不同方式,其对HCCI燃烧性能的影响也不同,为此,在同一台汽油机上分别采用废气再循环和进气加热实现HCCI燃烧,并分析了其在HCCI燃烧性能上存在差异的机理.试验结果表明,相对于进气加热,废气再循环的工质比热容高,但由于稀释比较小,使得其工质总热容反而低,从而缸内燃烧温度高.废气再循环HCCI燃烧的未燃HC排放比进气加热的排放值低41%～59%;NOx排放是后者的2～20倍;而CO排放与负荷有关;其燃烧效率比进气加热hcci的值高0.8%～14%.然而,由于进气加热的PMEP低,缸内工质比热比大,传热损失小,最终使得进气加热HCCI燃烧的ISFC比废气再循环HCCI燃烧的值低6.6%～16.4%.

关键词： HCCI燃烧废气再循环进气加热稀释比

基于振动信号及瞬时转速信号的HCCI燃烧模式辨识

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燃烧科学与技术 2012年第2期18卷 144-148页

作者：张宏超谢辉陈韬赵华天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

hcci汽油发动机一般采用组合燃烧控制策略,根据发动机工况不同,hcci汽油机分别采用SI燃烧模式、SI-HCCI燃烧模式和HCCI燃烧模式.在这种控制方式下,燃烧模式的辨识具有非常重要的作用与意义.笔者在装有全可变气门系统的汽油hcci发动机上... 详细信息

hcci汽油发动机一般采用组合燃烧控制策略,根据发动机工况不同,hcci汽油机分别采用SI燃烧模式、SI-HCCI燃烧模式和HCCI燃烧模式.在这种控制方式下,燃烧模式的辨识具有非常重要的作用与意义.笔者在装有全可变气门系统的汽油hcci发动机上,测取hcci发动机各工况下爆震传感器信号和瞬时转速信号,用时频分析方法从爆震传感器信号和瞬时转速信号中提取了特征量,分析了它们和hcci汽油机燃烧模式之间的关系.通过辨识函数分析,基于爆震传感器信号特征量和瞬时转速信号特征量,建立了的HCCI燃烧模式辨识模型.分析表明,HCCI燃烧模式辨识模型能够较好地辨识出hcci的燃烧模式,总体辨识成功率在75%左右.

关键词： HCCI燃烧燃烧模式瞬时转速爆震传感器燃烧模式辨识

基于振动信号和瞬时转速信号的HCCI燃烧相位CA10辨识

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燃烧科学与技术 2011年第5期17卷 419-424页

作者：张宏超谢辉陈韬赵华天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

为了实现基于循环的HCCI燃烧闭环控制,提出了一种基于爆震传感器信号和瞬时转速信号的CA10(缸内燃料燃烧10%累积放热量时的曲轴转角θ10)辨识模型.在装有全可变气门系统的汽油hcci发动机上,测取hcci发动机各工况下爆震传感器信号和瞬时... 详细信息

为了实现基于循环的HCCI燃烧闭环控制,提出了一种基于爆震传感器信号和瞬时转速信号的CA10(缸内燃料燃烧10%累积放热量时的曲轴转角θ10)辨识模型.在装有全可变气门系统的汽油hcci发动机上,测取hcci发动机各工况下爆震传感器信号和瞬时转速信号,用时频分析方法从爆震传感器信号及瞬时转速中提取表征振动信号相位信息的特征量和瞬时转速信号特征量,分析了它们和HCCI燃烧相位θ10之间关系,提出了一种计算简单,以爆震传感器和瞬时转速信号特征量为因变量的CA10辨识模型.分析表明,CA10辨识模型能比较准确地识别HCCI燃烧相位的θ10值,对于hcci动态过程燃烧相位θ10的预测平均误差小于1.7,°CA.

关键词： HCCI燃烧瞬时转速爆震传感器信号燃烧相位观测器

基于进气温度加热实现天然气发动机HCCI燃烧的研究

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基于进气温度加热实现天然气发动机HCCI燃烧的研究

作者：王帅吉林大学

学位级别：硕士

hcci技术整合了点燃式发动机与压燃式发动机的优点,在保持较高的燃烧热效率的同时大范围的降低尾气中NOx与颗粒物的排放,是一种清洁高效的燃烧技术。天然气价格低廉,辛烷值高且是气体容易形成均质混合气,但其自燃点较高不易被压燃,限制... 详细信息

hcci技术整合了点燃式发动机与压燃式发动机的优点,在保持较高的燃烧热效率的同时大范围的降低尾气中NOx与颗粒物的排放,是一种清洁高效的燃烧技术。天然气价格低廉,辛烷值高且是气体容易形成均质混合气,但其自燃点较高不易被压燃,限制了其在hcci技术的应用。本文采用进气加热这种热管理方法来实现天然气发动机的HCCI燃烧模式,对ZR180单缸机进行了改装,加装了天然气供给系统、电子控制系统及冷却系统,完成了试验台架的搭建及调试工作。实验中天然气在进气道内进行喷射,采用压燃的着火方式进行燃烧。通过实验的方法探究进气温度和过量空气系数对天然气发动机HCCI燃烧模式的影响。其主要结论如下:(1)随着进气温度的升高,天然气发动机HCCI燃烧模式的最大缸内压力、最大放热率、最大压力升高率都呈上升趋势,最大缸内温度呈下降趋势,其所对应的曲轴转角也发生了前移,其中压力升高率受影响最大,进气温度由180摄氏度增加到230摄氏度的过程中,压力升高率上升了57.2%。随着过量空气系数的增大,燃烧始点与燃烧重心都出现了前移的现象,主燃期缩短。(2)随着进气温度的升高,发动机HCCI燃烧模式的平均指示压力和转矩都呈下降趋势,热效率下降的也较为明显。进气温度为180摄氏度时热效率出现最大值为34%。(3)随着进气温度的升高,发动机HCCI燃烧模式的平均指示压力循环变动呈上升趋势,但平均指示压力循环变动的值一直保持10%以内,进气温度对循环变动的影响较大。(4)随着过量空气系数的增大,发动机HCCI燃烧模式的缸内压力、放热率、压力升高率、缸内温度都呈下降趋势,其最大值所对应的曲轴转角也发生了后移,但是它们下降的速度各不相同,其中压力升高率受影响最大,过量空气系数从2.2增加到3.2的过程中,压力升高率下降了43.4%。随着过量空气系数的增大,燃烧始点与燃烧重心都出现了滞后的现象,主燃期增长。其主要原因是过量空气系数增大,缸内混合气变稀,燃烧速度变慢,导致燃烧相位滞后。(5)随着过量空气系数的增大,发动机HCCI燃烧模式的转矩呈下降趋势,热效率呈上升趋势。1000r/min时,过量空气系数为2.6时,热效率最高其值为24.77%,1600r/min时,过量空气系数为3时,热效率最高其值为31.55%。较稀的混合气有利于提高发动机的热效率。(6)随着过量空气系数的增大,发动机HCCI燃烧模式的平均指示压力循环变动呈下降趋势,且平均指示压力循环变动的值保持在一个较小的范围内,过量空气系数对循环变动的影响并不明显。

关键词：天然气发动机 HCCI燃烧进气加热

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HCCI燃烧离子电流特性试验研究

汽车工程 2010年第7期32卷 559-563,569页

作者：桑文董光宇张志永李从跃吴志军李理光同济大学汽车学院上海200092

在一台单缸试验机上通过改变进气温度、燃空当量比和压缩比等燃烧边界条件,对离子电流信号的波形变化进行了研究。结果表明,离子电流信号受到上述条件的强烈影响,其根本原因在于缸内峰值温度对自由离子浓度变化的作用。温度升高,燃烧较... 详细信息

在一台单缸试验机上通过改变进气温度、燃空当量比和压缩比等燃烧边界条件,对离子电流信号的波形变化进行了研究。结果表明,离子电流信号受到上述条件的强烈影响,其根本原因在于缸内峰值温度对自由离子浓度变化的作用。温度升高,燃烧较好时,自由离子浓度增加,离子电流信号增强,相位提前;温度降低,燃烧变弱时,自由离子生成受到抑制,信号减弱,且相对燃烧的相位滞后趋于增加。

关键词： HCCI燃烧边界条件离子电流信号电压峰值相位

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汽油机HCCI燃烧过渡过程控制策略

农业机械学报 2009年第12期40卷 13-18页

作者：侯圣智谢辉陈韬胡顺堂赵华天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

利用可变气门机构使部分残余废气留在缸内,是实现汽油机HCCI燃烧的切实可行的方法,然而多气门参数的调节又给燃烧控制增加了难度。本文通过试验,研究了全可变气门机构中4个控制变量对汽油机HCCI燃烧过程的影响,并对过渡过程中发动机负... 详细信息

利用可变气门机构使部分残余废气留在缸内,是实现汽油机HCCI燃烧的切实可行的方法,然而多气门参数的调节又给燃烧控制增加了难度。本文通过试验,研究了全可变气门机构中4个控制变量对汽油机HCCI燃烧过程的影响,并对过渡过程中发动机负荷相对于各控制变量的动态响应时间进行了比较。研究发现,实现HCCI燃烧过渡过程的快速响应,应当采用适当的控制参数的耦合策略。试验结果表明,进、排气门相位的对称性原则和气门升程的同步性原则可以简化耦合策略,并改善IMEP的过渡响应。这一结果为4VVAS-hcci汽油发动机过渡过程控制策略的研究提供了参考。

关键词： HCCI燃烧过渡工况对称性原则同步性原则

微型自由活塞动力装置hcci催化燃烧特性的研究

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微型自由活塞动力装置HCCI催化燃烧特性的研究

作者：张迪江苏大学

学位级别：硕士

以碳氢燃料为动力源的微型动力系统体积较小、能量密度高等优点,具有重要的发展前景。自由活塞式发动机能量转换效率高、结构简单适合微型化,将hcci(Homogeneous charge compression ignition)燃烧应用于微型自由活塞发动机中,不仅可以... 详细信息

以碳氢燃料为动力源的微型动力系统体积较小、能量密度高等优点,具有重要的发展前景。自由活塞式发动机能量转换效率高、结构简单适合微型化,将hcci(Homogeneous charge compression ignition)燃烧应用于微型自由活塞发动机中,不仅可以解决由于燃烧室面容比大而导致的火焰淬熄问题,还可以解决hcci着火难控制的问题。在催化作用下能够有效降低燃烧反应所需的活化能,拓宽着火界限,因此开展对微型自由活塞动力装置在催化条件下燃烧过程的研究具有重要的意义。本文对催化燃烧条件下的微型自由活塞动力装置采用可视化实验和数值模拟两种手段进行了理论和实验研究。对具有催化作用的微型自由活塞动力实验装置各部分,包括可视化燃烧室、预混燃气系统、气动动力装置、数据采集系统进行了设计,采用较低自燃温度的二甲醚作为实验燃料,在此基础上开展了微型动力装置燃烧过程的可视化实验,获得了三种典型的着火形式,并对在微型燃烧室底部添加了Pt/C催化剂的燃烧过程开展了可视化实验研究。实验表明催化可以使着火过程提前,压缩比减小,使微型动力装置燃烧过程更加稳定和可靠的运行。根据微型动力装置的动力学特性建立了燃烧过程的数学模型,选取了合适的湍流模型,本文选取Pt/C作为催化剂,分析表面燃烧反应的直接氧化机理,同时,在模拟计算中对网格无关性进行了分析,对模拟建立的模型进行了验证。利用所建立的模型对具有催化作用的微型动力装置的燃烧过程进行了数值模拟研究。针对储量丰富,热值高,但着火点较高的甲烷采用催化燃烧的方式开展模拟研究。通过改变不同初始变量:变压缩比、变初始温度、变初始压力、变当量比等情况下,分析了催化条件下微型装置中压燃过程中燃烧特性和自由活塞运动特性的变化规律和影响因素;其次本文考虑微型燃烧室的泄漏因素对催化燃烧过程的影响,建立泄漏子模型对催化条件下的燃烧过程进行模拟,结果表明泄漏会降低峰值压力与峰值温度,降低了微型动力装置的做功能力。

关键词：微型动力装置 HCCI燃烧自由活塞催化作用

异辛烷、乙醇及其混合燃料HCCI燃烧的试验研究和分析(英文)

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内燃机学报 2007年第5期25卷 414-421页

作者：张春化 Gnanam Gnanaprakash Andrzej Sobiesiak 长安大学汽车学院温莎大学机械工程系温莎大学机械工程系陕西西安温莎N9B3P4 温莎N9B3P4加拿大

在一台改制的发动机上进行了异辛烷、乙醇及其混合燃料HCCI燃烧的研究。发动机性能用缸内压力评估,研究用的参数包括放热率、平均指示压力和热效率。试验结果表明,乙醇着火时刻早于异辛烷;在乙醇中加入异辛烷可以推迟着火,并导致平均指... 详细信息

在一台改制的发动机上进行了异辛烷、乙醇及其混合燃料HCCI燃烧的研究。发动机性能用缸内压力评估,研究用的参数包括放热率、平均指示压力和热效率。试验结果表明,乙醇着火时刻早于异辛烷;在乙醇中加入异辛烷可以推迟着火,并导致平均指示压力和热效率的降低;对某种特定燃料,HCCI燃烧的发生主要取决于进气充量温度,初始充量温度的增加将导致HCCI燃烧提前;充量温度低或发动机转速低时,混合气形成质量差,对HCCI燃烧有不良影响;指示热效率为30%~43%,其值高于火花点火发动机;预燃室的存在有利于稳定的HCCI燃烧;超稀充量运行可以显著降低NOx排放。

关键词： HCCI燃烧异辛烷乙醇异辛烷—乙醇混合燃料

基于内部残余废气的汽油HCCI燃烧过程离子电流特性

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天津大学学报 2008年第5期41卷 547-552页

作者：谢辉吴召明孙艳辉天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

燃烧相位和燃烧状态在HCCI燃烧控制中至关重要．为了控制该过程，需要一个来自某种燃烧传感器的反馈信号来确定实际燃烧过程的状态．通过对动态工况下火花塞离子电流与HCCI燃烧相位和燃烧状态的相关性进行研究，分析了离子电流的影响因... 详细信息

燃烧相位和燃烧状态在HCCI燃烧控制中至关重要．为了控制该过程，需要一个来自某种燃烧传感器的反馈信号来确定实际燃烧过程的状态．通过对动态工况下火花塞离子电流与HCCI燃烧相位和燃烧状态的相关性进行研究，分析了离子电流的影响因素，提取出与燃烧相关的离子电流特征参数．结果表明，离子电流拐点相位、峰值相位与HCCI燃烧相位有很好的线性相关性，其相关系数在0．95以上，可以用于燃烧相位在线检测；离子电流峰值、积分面积和拐点值与燃烧负荷的相关系数都在0．65～0．73之间，可以在一定程度上反映燃烧负荷情况．通过检测离子电流信号用于HCCI燃烧指示并用于燃烧过程闭环控制．

关键词： HCCI燃烧火花塞离子电流燃烧检测相关性