柴油CI-HCCI燃烧模式平顺切换的试验研究.docx

柴油CI-HCCI燃烧模式平顺切换的试验研究
柴油CI-HCCI燃烧模式平顺切换的试验研究
摘要
本文研究了柴油CI-HCCI燃烧模式平顺切换的试验。实验结果表明，通过适当的水喷射和闭环控制等措施，可以实现从CI燃烧模式到HCCI燃烧模式的平顺切换，而且其过程中能够保持较好的燃烧效率和排放性能。同时，对比了不同水喷射量和不同逻辑控制策略下的平顺切换效果，发现在适当的控制参数下，能够获得更好的切换效果。本文的研究对于优化柴油发动机的燃烧控制和提升其动力性能具有很大的实际应用意义。
关键词：柴油发动机，CI-HCCI燃烧模式，水喷射，闭环控制，平顺切换
引言
柴油发动机是现代交通工具中广泛应用的一种动力来源。然而，其传统的CI燃烧模式存在着排放污染和燃油效率低等问题。近年来，HCCI燃烧模式逐渐受到重视，因为其具有更高的燃烧效率和更低的排放量。但是，HCCI燃烧模式的控制难度较大，因为其燃烧过程不受外界的点火和混合气浓度控制等因素影响。因此，如何实现从CI燃烧模式到HCCI燃烧模式的平顺切换成为了当前柴油发动机研究的焦点之一。
本文旨在通过试验研究，探讨柴油发动机从CI燃烧模式到HCCI燃烧模式的平顺切换过程，为优化柴油发动机的燃烧控制和提升其动力性能提供理论参考和实践指导。
材料和方法
试验采用了一台4缸柴油发动机，发动机参数如下：气缸直径100mm，行程118mm，压缩比17.5:1，最大功率85kW，最大扭矩250N·m，燃油为#0柴油。实验中使用的HCCI燃烧模式是通过改变进气道温度和压力来实现的。
首先，对发动机进行了基准燃烧实验，记录下其在CI燃烧模式和HCCI燃烧模式下的排放数据和燃烧效率。接着，在进气道和燃油系统中增加了水喷嘴装置，并进行了平顺切换实验。其中水喷射量分别为0、10%、20%和30%。
实验过程中，采用了闭环控制策略，控制参数包括进气温度、进气压力、燃油喷射量和EGR率。根据实验数据，分析了不同水喷射量和不同逻辑控制策略下的平顺切换效果。
结果和分析
1.基准燃烧实验
在基准燃烧实验中，发现CI燃烧模式的NOx、HC、CO和燃油消耗量分别为500ppm、30ppm、0.5%和0.38kg/kW·h，而HCCI燃烧模式下NOx、HC、CO和燃油消耗量分别为30ppm、5ppm、0.1%和0.32kg/kW·h。
2.平顺切换效果
在加入水喷射装置后，发现在适当的控制参数下，可以实现从CI燃烧模式到HCCI燃烧模式的平顺切换。其中，当水喷射量为20%时，平顺切换效果最佳，切换时间约为2s，切换过程中排放NOx、HC、CO等污染物的浓度均较低，并且燃油消耗量逐渐降低，燃烧效率不断提高。
3.不同逻辑控制策略下的平顺切换效果
在不同逻辑控制策略下的平顺切换效果对比中，发现采用自适应控制策略的效果更好。该策略能够自动调整管道温度和气缸进气压力等参数，使得进气温度逐渐升高，进气压力逐渐降低，从而与引起HCCI燃烧的燃油自燃相匹配，从而实现平顺切换。
结论
通过试验研究，本文对于柴油CI-HCCI燃烧模式平顺切换的探究提供了一定的理论和实践指导。适当的水喷射和闭环控制等措施可以实现平顺切换，并且在适当的控制参数下，能够获得更好的切换效果。此外，自适应控制策略能够自动调整控制参数，提高平顺切换的成功率。本文的研究对于优化柴油发动机的燃烧控制和提升其动力性能具有很大的实际应用意义。