均質(zhì)壓燃低溫燃燒發(fā)動機理論與技術

前言

傳統(tǒng)汽油機燃燒屬于預混合均質(zhì)火花點火燃燒。由于汽油燃料特性以及爆震等諸多因素的限制，汽油機壓縮比低，熱效率低，但火焰區(qū)的溫度可達2600K，排氣中包含大量氮氧化物（NO。）和不完全燃燒產(chǎn)物。另外，汽油機需要節(jié)氣門控制進氣量，部分負荷時的泵氣損失大，機械效率低。傳統(tǒng)汽油機的燃料利用率比柴油機低30％。傳統(tǒng)柴油機燃燒屬于燃料噴霧的擴散燃燒，依靠發(fā)動機活塞壓縮到接近終點時的高溫使混合氣自燃著火。由于噴霧與空氣的混合時間短，燃料與空氣不能均勻混合，因此燃燒時混合氣分為高溫火焰區(qū)和高溫過濃區(qū)。高溫火焰區(qū)的溫度在2200K以上，促成NO生成。在高溫過濃區(qū)，又因缺氧生成碳煙。這種噴霧擴散燃燒固有的特性，導致傳統(tǒng)柴油機排氣中必然存在一定數(shù)量的碳煙和N0。理論研究證明，在傳統(tǒng)的柴油機燃燒技術下，柴油機存在一個碳煙和NO排放的最低極限。為了突破傳統(tǒng)內(nèi)燃機燃料利用率和有害排放兩個極限，人們在20世紀90年代后期開始逐步探索新的燃燒過程，其基本要點是：“均質(zhì)壓燃，低溫燃燒”。它不同于傳統(tǒng)的汽油機燃燒過程，也不同于傳統(tǒng)的柴油機的燃燒過程，它的基本學術思想是在現(xiàn)代內(nèi)燃機控制技術的基礎上，通過控制內(nèi)燃機燃燒室內(nèi)的溫度和壓力，控制燃料、活化基以及再循環(huán)廢氣的濃度，實現(xiàn)“燃燒邊界條件與燃料化學的協(xié)同控制”，實現(xiàn)高效、清潔燃燒。由于它以均勻化、低溫、“整體”燃燒為特征，其燃燒機理不同于傳統(tǒng)的汽油機，也不同于傳統(tǒng)的柴油機，其相關機理被稱為“新一代內(nèi)燃機燃燒理論”。

內(nèi)容概要

本書是對我國十年來“均質(zhì)壓燃，低溫燃燒”內(nèi)燃機燃燒理論與技術研究的概括和總結。本書通過汽油燃料和柴油燃料實現(xiàn)高效、低排放燃燒的具體案例，闡述了“均質(zhì)壓燃，低溫燃燒”的理論內(nèi)涵及其對傳統(tǒng)燃燒學的發(fā)展，詳細地介紹了現(xiàn)代內(nèi)燃機發(fā)展“可變技術”和“智能內(nèi)燃機技術”的趨勢，系統(tǒng)地介紹了燃料化學反應動力學的基礎知識及簡化模型構建方法等。    本書可供汽車工業(yè)和科研單位的發(fā)動機研發(fā)人員以及高等院校內(nèi)燃機專業(yè)的教師和研究生閱讀參考。

書籍目錄

前言 第1章 緒論   1.1 新一代內(nèi)燃機燃燒理論的意義和內(nèi)涵   1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢   1.3 新一代內(nèi)燃機燃燒技術的核心學術問題   參考文獻 第2章 均質(zhì)壓燃汽油機   2.1 汽油HCCI燃燒基本原理   2.2 汽油機實現(xiàn)HCCI運行的途徑   2.3 廢氣再循環(huán)對HCCI燃燒的影響   2.4 汽油機HCCI燃燒控制   2.5 HCCI燃燒在車輛上的應用   2.6 本章小結   參考文獻 第3章 HCCI／CAI汽油機性能及其控制   3.1 汽油機上HCCI燃燒方式的實現(xiàn)   3.2 噴油策略對自燃著火燃燒的影響   3.3 火花點火對HCCI燃燒的影響   3.4 拓展HCCI燃燒運行工況范圍   3.5 自燃著火與火花點火雙模式實用汽油機的開發(fā)   3.6 最新發(fā)展和未來趨勢   參考文獻 第4章 直噴式汽油機HCCI工作方式及特性   4.1 直噴式汽油機實現(xiàn)HCCI燃燒的基本思路   4.2 直噴式HCCI汽油機的試驗樣機設計   4.3 燃燒過程模擬計算方法及模型的發(fā)展   4.4 汽油HCCI燃燒基本規(guī)律研究   4.5 汽油HCCI發(fā)動機瞬態(tài)特性研究   4.6 HCCI汽油機的節(jié)能減排效果及其產(chǎn)業(yè)化前景   4.7 本章小結   參考文獻 第5章 新一代柴油機燃燒理論的基本原理   5.1 燃燒路徑控制理論   5.2 早期噴射技術PCCI燃燒方式   5.3 稀擴散燃燒   5.4 復合燃燒的特征及分析   5.5 柴油機“高密度”低溫燃燒理論的提出   5.6 本章小結   參考文獻 第6章 高密度—低溫柴油機燃燒理論與技術   6.1 高密度—低溫燃燒的理論基礎   6.2 高密度—低溫燃燒試驗發(fā)動機設計   6.3 高密度—低溫燃燒特性研究   6.4 本章小結   參考文獻 第7章 柴油機燃燒化學動力學   7.1 正庚烷化學反應動力學模型的概述   7.2 簡化化學動力學模型的構建方法   7.3 簡化化學動力學模型的發(fā)展概況   7.4 一個新的正庚烷HCCI燃燒簡化動力學模型   7.5 化學動力學機理模型的應用   7.6 本章小結   參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：2000年以來，在國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）項目——“新一代內(nèi)燃機燃燒理論及石油燃料替代途徑的基礎研究”（200lCB209200）和國家自然科學基金重點課題的支持下，我國第一次在國家的組織下參加了國際燃油動力新理論和新技術的競賽。通過近10年的研究工作，構筑了新一代內(nèi)燃機燃燒理論的框架?；谛吕碚摰闹笇В_發(fā)了柴油、汽油和天然氣等多種新技術原理樣機。除顯示了重要的節(jié)油效果外，在不過分依賴后處理器的條件下，大幅度降低了尾氣排放（可達到國IV排放標準），在工程上可節(jié)約大量鉑、銠、鈀等貴金屬資源。新一代內(nèi)燃機燃燒理論是對傳統(tǒng)燃燒理論的突破，必將迅速向產(chǎn)品和實用技術轉化。本書扼要介紹“均質(zhì)壓燃、低溫燃燒”——新一代內(nèi)燃機理論與技術的基本理論內(nèi)涵和技術途徑，旨在與廣大同行和相關科技工作者共享。新一代內(nèi)燃機燃燒理論的科學內(nèi)涵和研究意義如下：1）“均質(zhì)壓燃，低溫燃燒”理論開辟一個全新燃燒學領域“均質(zhì)壓燃，低溫燃燒”不同于傳統(tǒng)的汽油機的燃燒過程，也不同于傳統(tǒng)的柴油機燃燒過程。它的基本學術思想是在現(xiàn)代內(nèi)燃機控制技術的基礎上，通過控制內(nèi)燃機燃燒室內(nèi)的溫度和壓力，控制燃料、活化基以及再循環(huán)廢氣的濃度，實現(xiàn)“燃燒邊界條件與燃料化學的協(xié)同控制”，從而實現(xiàn)對燃料燃燒化學反應過程的控制，實現(xiàn)可控的高效、清潔燃燒，最大限度地提高熱效率，降低有害污染物的生成。它的科學意義在于正在開辟一個全新燃燒學領域：它不同于傳統(tǒng)燃燒學中均質(zhì)混合氣.火焰?zhèn)鞑ダ碚?，也不同于射流擴散燃燒或滴群擴散燃燒理論。

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