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HCCI发动机和传统的汽油发动机一样,都是向汽缸里面注入比例非常均匀的空气和燃料混合气。传统的汽油发动机通过火花塞打火,点燃空气和燃料混合气产生能量。但HCCI发动机则不同,它的点火过程同柴油发动机相类似,通过活塞压缩混合气使之温度升高至一定程度时自行燃烧。
HCCI是一种以往复式汽油机为基础的一种新型燃烧模式,简单来说就是汽油机的一种压燃方式。这项技术在90年代初已经被提出并开始实验,但是当时电子控制技术没有现在成熟,所以这项技术直到现在才被大众所知。
那HCCI技术那么好,为什么还不马上推广大量是用呢?原来现在的HCCI技术还有一些技术难关。
一 在燃烧时刻的控制上,HCCI发动机靠汽缸的压力和温度自燃,油气混合气的密度,汽缸的温度和压力都需要进行精确的检测和控制,所以发动机的ECU管理程序也要进行相应的加强。
二 由于HCCI的同时压燃和放热,瞬时间汽缸和活塞会受到强大的压力,有可能会产生爆震的现象,所以必须增加混合气的空燃比(高于传统的14.7:1),这就需要HCCI在稀燃状态下工作,排气的温度也比较低,使得发动机较难采用涡轮增压。以上这些都使得HCCI可能达到的最大负荷比典型的火花点燃式和直喷式柴油机低得多。另外,低排气温度对催化转化器来说也是一个问题,因为需要相当高的温度才能起动氧化/还原反应。
三 也就由于刚才我们讲到的HCCI发动机可能达到的最大负荷比典型的火花点燃式和直喷式柴油机低得多,所以,在大负荷高转速的时候或者冷机状态下发动机还必须依靠传统的火花塞点火系统,这就间接要求了发动机的压缩比可变,在传统点火模式的时候变回低压缩比。所以气门正时系统及众多的压力传感器也是必须的。
所以就现在的限制而言,HCCI汽油发动机还不能实现完全的压燃稀燃模式进行,它只在中低转速的时候介入工作,提高效率,降低油耗。
实际运用在HCCI技术的研发上,奔驰和GM走在了前列,以奔驰的07年的F700概念车为例,其DiseOtto 1.8T直4 CGI直喷发动机在采用HCCI技术后,输出功率达到238hp,最大扭矩达到400
全就是一台3.5L V6的水平,难得的是它的油耗仅为6L/100km,二氧化碳排放仅127g/100km。采用HCCI技术的GM OPEL Vectra和Saturn Aura 2.2L L4汽油机的油耗也仅为4.3L/100km,比常规技术降低15%以上。相信随着技术难关的不断攻克,HCCI技术将会快速普及到大众当中,作为一种新的节能增效技术,为地球的蓝天作一份贡献。
装备HCCI技术的发动机的技术结构比一般发动机要复杂(相比那些"经典"发动机),当汽油机的压缩冲程快结束时,汽油通过直喷油咀喷进汽缸,HCCI 发动机压缩比比普通的汽油机高,所以喷出的小油滴在压缩冲程完成时有时间在汽缸内形成均匀的分布,这时汽缸的压力足够使均匀分布的油滴自动压燃,所有的燃料都在同一时间点燃,所以提高了燃油的使用效率(传统的汽油和柴油机都是非均匀的扩散式燃烧,在扩散的同时浪费了部分的能量)而且由于它采用压缩点燃的缘故,可以采用相当稀薄的混合气,因此可以按照变质调节的方式,直接通过调节喷油量来调节扭矩,不需要节气门。HCCI发动机的燃烧温度低,对燃烧室壁的传热很低,能够减少辐射热的传递,还能大幅降低氮氧化合物的形成。另一个特点是燃烧周期很短。因为燃烧过程主要是受化学反应而不是受混合过程的支配,能够使得燃烧周期比传统的柴油机短。而且它采用的燃油辛烷值允许在一个广阔的范围内变动。可以采用汽油、天然气、二甲醚等辛烷值较高的燃油作为主要燃料,也可以采用多种燃料混合燃烧。还可以将对高辛烷值燃料和低辛烷值燃料配比的调整,用作在HCCI燃烧中控制燃烧起点和负荷范围的方法。但也有人试图用柴油作为 HCCI燃料,效果远不及汽油,为什么呢?因为汽油有较高的挥发性,能够在汽缸内尽快与空气混合形成均匀的油气混合气,而柴油沸点高,与空气较难混合均匀。
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汽油HCCI发动机燃油预燃烧(FPC)过程的热功转换研究
实现汽油机均质混合气压燃(HCCI)的难点是控制着火时刻和扩展负荷范围。在缸内直喷汽油机上利用负阀重叠(NVO)期间缸内预燃烧可以实现HCCI着火时刻控制和低负荷范围拓展。通过对预喷时刻、预喷油量以及NVO阶段氧的体积分数系统研究,分析了缸内燃油预燃烧热功转换过程及其对主燃烧过程的影响规律。结果表明:NVO阶段喷射的燃油在高温废气中发生的预燃烧是一种特殊的热功转换过程;燃烧放出的热量一部分转换成有效功,一部分加热缸内残余废气,提高了换气过程中平均压力,减少了泵气损失;预燃烧阶段放出的最大热量与NVO阶段废气中氧的体积分数有关,而相同氧的体积分数条件下放热量由此阶段燃油喷射时刻以及喷射量决定;预燃烧阶段的放热量直接影响主燃烧过程的燃烧相位从而影响循环指示效率。
发动机基础知识
这次的培训主要是按照以下的流程来讲解: 发动机的历史 发动机的分类 发动机的构造和原理 发动机的装配 发动机电气知识讲解 发动机的维修和保养 一、柴油机的历史 18 世纪后半期,欧洲各国在迎来巨大转折期的产业革命时,诞 生了世界首辆汽车。第 1辆汽车是蒸气汽车。但是,对于持续扩大的 产业,蒸气机已无法适应, 渐渐地在汽车和汽油发动车等的发动机内 部,在燃烧后产生动力,再转移到为内燃机。其中便诞生了具有良好 热効率的柴油发动机。 说到柴油发动机,不得不提到『鲁道夫·迪赛尔』,这是个重要 的人物。他是柴油发动机的发明者,并确立了基本原理,被称为柴油 机之父。柴油发动机就是用他的名字命名的 传统柴油发动机的特点:热效率和经济性较好 柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度,使空气温度超过 柴油的自燃燃点, 这时再喷入柴油、 柴油喷雾和空气混合的同时自己 点火燃烧。因此,柴油发动机无需点火系。同时,柴
发动机冷却方式说明发动机冷却方式是风冷还是水冷。
压力比是在发动机上两个不同地点之间的压力关系。
EPR=Pt7/Pt2(普惠公司JT系列)
EPR=Pt4.95/Pt2(PW4000系列)
涵道比是指涡轮风扇发动机通过外涵的空气质量流量与通过内涵的空气质量流量之比。涵道比为1左右是低涵道比发动机,2~3左右是中涵道比发动机,4以上是高涵道比发动机。
排气温度通常用EGT来表示。涡轮进口总温是发动机最重要、最关键的参数,但是由于这里温度高,温度场不均匀,目前实际是测量涡轮排气温度间接反映涡轮进口温度的高低,限制EGT以保证涡轮进口温度不超过限制。
风扇转速通常用n1表示。对于高涵道比涡扇发动机,由于风扇产生推力占绝大部分,风扇转速也是推力表征参数,在驾驶舱显示。
通常部件包括进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、喷管以及附件传动部分。压气机、燃烧室组成核心发动机。
发动机的冷却系统分为2种:水冷发动机和风冷发动机。风冷发动机依靠风扇产生风源,通过风罩引导风向,将发动机气缸燃烧产生的热量带走。这种发动机的结构具有如下特点:一是汽缸套外加工成散热片,以增大散热面积,提高散热效果。二是大功率发动机外装有密闭的风罩,以减小风的损失。我国长征汽车厂生产的太拖拉翻斗车的发动机就是风冷发动机,道易兹发动机的大部分是风冷发动机。原北京内燃机厂也生产风冷的道易兹发动机,当然北内的发动机和原装德国发动机比质量上有天壤之别。摩托车多采用风冷发动机。现代汽车多采用水冷方式。