基本介紹
- 中文名：均質壓燃
- 外文名：Homogeneous charge compression ignition
- 縮寫：HCCI
- 作用：將化學能轉化為功和熱
- 領域：機械工程
簡介,歷史,操作方法,優點,缺點,
簡介
傳統的汽油發動機結合了混合進氣和火星點火（英文縮寫為 HCSI）。柴油發動機結合了分層進氣和壓縮點火（英文縮寫為 SCCI）。均質壓燃結合了傳統汽油發動機和柴油發動機的特點；與 HCSI一樣在進氣衝程期間注入燃料；但均質壓燃不會使用放電火星去點燃一部分混合物，而是以壓縮提高溫度，直到整個混合油氣自發反應。分層進氣壓縮點火也依賴於由壓縮高壓引發的高溫，但它會在壓縮衝程中稍後注射燃油。燃燒發生在燃料和空氣的邊界，會產生更多廢氣排放，但允許更精細和更高的壓縮燃燒，產生更高的效率。
與HCSI一樣，HCCI在進氣衝程期間噴射燃料。然而，HCCI不是使用放電（火花）來點燃一部分混合物，而是通過壓縮提高密度和溫度，直到整個混合物自發反應。
分層充氣壓縮點火也依賴於由壓縮引起的溫度和密度增加。但是，它會在壓縮衝程中稍後噴射燃油。燃燒發生在燃料和空氣的邊界，產生更高的排放，但允許更精簡和更高的壓縮燃燒，從而產生更高的效率。
HCCI需要微處理器控制和理解點火過程。HCCI設計實現類似柴油發動機效率的汽油發動機排放。
沒有催化轉換器，HCCI發動機實現極低的氮氧化物排放量（NOx）。碳氫化合物（未燃燒的燃料和油）和一氧化碳排放物仍需要處理以符合汽車排放控制法規。
最近的研究表明，結合不同反應性（如汽油和柴油）的混合燃料可以幫助控制HCCI點火和燃燒速率。RCCI或反應性控制壓縮點火已被證明可在寬負載和速度範圍內提供高效，低排放的操作。這種HCCI系統可以在自由活塞式發動機的幫助下高效運行。
歷史
HCCI發動機有著悠久的歷史，儘管HCCI還沒有像火花點火或柴油噴射那樣廣泛實施。它基本上是一個奧托燃燒循環。HCCI在使用電子火花點火之前很流行。一個例子是使用熱蒸發室幫助混合燃料和空氣的熱球引擎。與壓縮相結合的額外熱量引起了燃燒的條件。另一個例子是“柴油”模型飛機發動機。
操作方法
當反應物的濃度和溫度足夠高時，燃料和空氣的混合物被點燃。濃度和/或溫度可以以幾種不同的方式增加：
- 提高壓縮比
- 感應氣體的預熱
- 強迫歸納
- 保留或重新導入廢氣
一旦點燃，燃燒就會很快發生。當自燃過早發生或化學能過多時，燃燒過快，缸內壓力過高會破壞發動機。由於這個原因，HCCI通常在稀薄的整體燃料混合物中運行。
優點
- 由於HCCI發動機屬於貧油燃料，因此它們可以在類似柴油的壓縮比（> 15）下運行，從而比傳統SI汽油發動機的效率高出30%。
- HCCI發動機可以使用汽油，柴油和大多數替代燃料。
- HCCI避免了油門損失，進一步提高了效率。
缺點
- 實現冷啟動能力。
- 高熱釋放和壓力上升率有助於發動機磨損。
- 自燃很難控制，與SI和柴油發動機中的點火事件不同，後者分別由火花塞和缸內燃料噴射器控制。
- HCCI發動機的功率範圍很小，在低負載情況下受到燃油限制和缸內壓力限制導致的高負載的限制。
