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主题: 均质充量压燃式发动机－－一场绿色动力革命

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均质充量压燃式发动机－－一场绿色动力革命

htt1998
[博客]

头衔: 海归少校
声望: 学员

加入时间: 2006/02/01
文章: 369

海归分: 12878

标题: 均质充量压燃式发动机－－一场绿色动力革命 (983 reads) 时间: 2006-9-19 周二, 15:51

作者：htt1998 在项目找投资与合作发贴, 来自【海归网】 http://www.haiguinet.com

现代社会的高速发展，带来了全球性的能源和环保问题。而作为地球“心脏”的发动机是能源耗费和大气污染的大户，从而节能与低污染成为人们对发动机的一种时代要求，因而全球科研人员正在进行着种种努力，期望发动机的能耗和有害废气的排放得到大幅改善。目前，一种被发动机业界的专家们一致公认为最有潜力的方法是“HCCI”，且 “均质充量压缩点燃”。

现代发动机分为压燃式发动机（柴油机）和点燃式发动机（汽油机）。汽油机通过空气和燃油比的精确控制、加装三效催化转化器等，可以在环保方面实现突破，但是汽油机节气损失和稀燃极限等不足，使它在热效率方面有很大的局限性。与汽油机相比，虽然柴油机热效率高，但是，它属于扩散燃烧，存在燃烧室局部浓度过高和局部高温的特点。因此，柴油机很难遏制氮氧化物和碳烟（包括微粒物）的生成，并且运行不平稳和噪声也给人们留下了不良印象。如果人们开发出一款拥有两者优点而没有两者缺点的发动机，就好了。这样的发动机就是“HCCI”发动机。

“HCCI”是英文“Homogeneous Charge Compression Ignition”的缩写，中文意思是“均质充量压缩点燃”。单从名称来看，似乎只是一种点燃方式。实际上，这是一种全新的内燃机燃烧概念，既不同于柴油机（非均质充量压缩点燃），又不同于汽油机（均质充量火花点燃），是一种火花点燃式发动机和压缩点燃式发动机概念的混合体：它结合了点燃式燃烧方式和压燃式燃烧方式的特点，既可以实现燃料和空气的预先混合，又可以用压燃方式点燃。因此，“HCCI”具有两种燃烧方式的优点，是一种非常理想的燃烧方式，可以大幅度提高发动机的热效率和大大降低有害废气的排放，因而吸引了国外许多汽车企业都在研究它，国内也有一些企业和高校从事这方面的研究。

“HCCI”燃烧的能量释放过程是受多种化学动力学因素支配的，这些因素进而又受流体力学和热力学状态的影响。普遍认为，燃烧的引发受化学动力学的控制，因为缸内的混合气受到压缩，温度和压力上升。温度和压力的时间历程、压缩冲程结束时的缸内温度和压力、燃油的自燃特性和残余废气量、不同的燃油含量和燃烧产物，共同支配着燃烧开始的方式。因此，“HCCI”燃烧具有非常小的循环偏差，而且不存在火焰传播过程。

为了获得“HCCI”燃烧，要考虑各种不同的参数。压缩冲程结束时的缸内温度和压力、燃油的自燃特性和残余废气量都会影响“HCCI”的点燃过程。因而为了获得最佳的爆燃时机，控制系统需要精确测量各种相关温度、压力、燃料特性等，对控制系统的精度和速度要求都很高，目前毫秒级速度的计算机控制系统还满足不了“HCCI”发动机的要求。

“HCCI”最为关键的是燃烧起点控制，也就是放热起点受各种发动机性能和工况条件，诸如空气/燃油比、进气温度、压缩比、残余废气量和冷却液温度的影响。最常见报道的影响燃烧起点的参数是：可变的进气温度、进气压力和排气再循环率。所以放热起点的控制，是使“HCCI”发动机实用化的最大难点。大量的研究工作都集中在这个问题上。

为了在控制燃烧起点的同时扩展能够实现“HCCI”燃烧的工况范围和改善瞬态响应特性，已经报道的方法有：可变压缩比、可变气门定时，甚至双重燃油操作。例如，Lund工艺研究所和Saab公司合作，在Saab公司的1.6升5缸SVC可变压缩比发动机上进行的试验表明，在燃烧起点的控制方面，压缩比和进气温度之间存在一种抵冲关系：提高进气温度可以使燃烧提前发生；提高压缩比可以代替进气温度的提高，起到相同的作用。所以，通过调节压缩比，可以在不同的工况点达到同样的燃烧起点。随着压缩比提高到17:1，还可以使热效率提高，NOx排放下降。但提高压缩比的缺点是，由于膨胀加快，反应时间缩短，CO排放会增加。改变气门定时，特别是改变排气门定时，可以改变残余废气量和气缸温度，进而调节燃烧起点。所谓双重燃油操作，就是通过改变所用的两种燃油的比例来调节燃烧起点：例如调节易于自燃的正庚烷和抗自燃的异辛烷的比例，也就是调节辛烷值。又如采用天然气作为主要燃料，同时利用氢加浓天然气以控制燃烧定时。总之，发动机管理系统明显地朝着更加柔性的方向发展，科学家们也不断地进行着其它种种尝试，以找到有效的控制方法。但是由于发动机工况的复杂性，任何采用管理系统手段几乎没有可能在发动机各种工况下均能有效地进行“HCCI” 燃烧。

鉴于本人三十年来对发动机的研究经验，为“HCCI”发动机找到了一种简单、有效的方法――“自适应实时压缩比均质充量压缩点燃”，从而为“HCCI”发动机的产业化拉开了序幕。

“自适应实时压缩比均质充量压缩点燃”发动机，不需要任何检测装置和控制管理系统，其技术的关键之处仅仅对发动机的某组件作出适当改动，便可有效地满足发动机在各种工况下的“HCCI”，可以确保任何性质的燃料燃烧起点每次发生在上止点这一最佳点（这是任何计算机控制管理系统都无法办到的）。由于省去了昂贵的控制管理系统和点火系统，仅在原发动机的基础上对某组件作出改动，对现有发动机的生产、使用和维修没有影响，因此，“自适应实时压缩比均质充量压缩点燃”发动机的生产成本要远低于现有发动机，而且因取消了脆弱的复杂电子系统，发动机的工作也将更为可靠。

发动机工业是现代社会的工业基础，它直接标志着一个国家的科技和工业实力。因而发动机市场是全球最为庞大的市场，其年需求约为2亿台，总价值约1万亿美元。仅汽车行业就年需发动机1亿多台，价值5000亿美元。目前人类正面临全球暖化、能源耗竭、大气污染等多重压力，节能、清洁的“自适应实时压缩比均质充量压缩点燃”发动机是解决这些压力的有效选择。故选择投资该发动机事业不只为自己置一份获取丰厚回报的实业，更为人类的生存和发展做了件公益善事。

有意者请联系唐先生 [email protected] Smile

作者：htt1998 在项目找投资与合作发贴, 来自【海归网】 http://www.haiguinet.com

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