均質(zhì)混合氣引燃簡要介紹

均質(zhì)混合氣引燃燃燒同時使用高辛烷值燃料(如汽油)和高十六烷值燃料(如柴油)，高辛烷值燃料向進(jìn)氣道噴射，在進(jìn)氣和壓縮過程中形成均質(zhì)混合氣，高十六烷值燃料缸內(nèi)直接噴射引燃。該燃燒方式能夠獲得接近柴油機(jī)的熱效率，同時降低發(fā)動機(jī)排放。針對未來能源多源化的趨勢，該技術(shù)可以使用不同來源的燃料，適應(yīng)不同燃料的特點。因此，均質(zhì)混合氣引燃燃燒一直是研究的熱點。在某些研究工作中，均質(zhì)混合氣引燃燃燒也被稱為雙燃料燃燒。

汽油和柴油仍然是目前使用量最大、應(yīng)用范圍最廣的燃料。因此，提高汽油和柴油的能量利用率具有巨大的節(jié)能減排社會效益。從 20 世紀(jì)末開始，有關(guān)汽油均質(zhì)混合氣柴油引燃的研究報道陸續(xù)出現(xiàn)，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1-柴油油箱;2-柴油油耗儀;3-柴油噴射器;4-汽油油箱;5汽油油耗儀;6-汽油噴油器;7-流量計;8-進(jìn)氣穩(wěn)壓罐;9-煙度計;10-排氣分析儀;11-排氣穩(wěn)壓罐12-背壓閥;13-廢氣中冷器;14-EGR閥;15-缸壓傳感器;16電荷放大器;17-角標(biāo);18-燃燒分析儀;19-測功機(jī)

除了汽油均質(zhì)混合氣柴油引燃外，還有許多燃料可以用于均質(zhì)混合氣引燃燃燒，例如天然氣、醇類、氫氣，液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas，LPG)，生物制氣等。雖然天然氣等其他燃料均質(zhì)混合氣引燃燃燒過去也有研究報道，但是由于該燃燒方式仍然存在有待解決的問題，2000 年后相關(guān)的研究仍然很活躍。

根據(jù)內(nèi)燃機(jī)燃料、混合氣形成方式和燃燒模式的不同，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩類。應(yīng)用三效催化劑進(jìn)行排氣后處理的汽油機(jī)具有排放水平低的優(yōu)點，但是油耗比柴油機(jī)高 20~30%。汽油機(jī)熱效率低的原因主要是火花點火、火焰?zhèn)鞑サ娜紵绞绞瞧蜋C(jī)熱效率低的根本原因。同時，這也說明，如果能突破傳統(tǒng)汽油機(jī)的燃燒模式，汽油機(jī)具有很大的節(jié)能潛力。

與汽油機(jī)相反，柴油機(jī)具有較高的熱效率，主要原因有以下幾點:柴油機(jī)壓縮比高;采用稀薄燃燒的方式;同時柴油多點自燃，初期放熱速度快，燃燒等容度高，循環(huán)波動率也比較小。但是柴油機(jī)的擴(kuò)散燃燒模式導(dǎo)致其較高的 NOx和碳煙排放，且 NOx和碳煙排放之間存在此消彼長(trade-off)的關(guān)系，難以同時降低。

盡管國內(nèi)外針對均質(zhì)混合氣引燃燃燒方式進(jìn)行了許多研究，但是該燃燒方式仍然存在一些有待解決的共性問題。另外，由于均質(zhì)混合氣引燃燃燒過程復(fù)雜，該燃燒方式的燃燒機(jī)理還不完全清楚，有待深入的研究。

(1)均質(zhì)混合氣引燃燃燒存在大負(fù)荷時燃燒放熱速率過快，壓力升高率過高，工作粗暴的問題。

(2)均質(zhì)混合氣引燃燃燒小負(fù)荷存在 THC 排放較高，熱效率相比傳統(tǒng)柴油燃燒有所下降的問題。

(3)均質(zhì)混合氣引燃的燃燒機(jī)理還不夠清楚，有待進(jìn)一步研究。

(4)均質(zhì)混合氣引燃燃燒過程十分復(fù)雜，相關(guān)的數(shù)值模擬研究開展較晚，還有待于進(jìn)一步的理論研究。

通過采用內(nèi)燃機(jī)性能試驗與可視化試驗相結(jié)合的方法，進(jìn)行HCII燃燒特性的初步研究的結(jié)果表明，利用柴油引燃可以較好地控制HCII燃燒的著火始點，在一定范圍內(nèi)HCII燃燒的熱效率顯著高于汽油機(jī)，達(dá)到甚至超過柴油機(jī)的水平，HCII燃燒提高了燃燒過程中預(yù)混合燃燒所占的比重，其碳煙排放較柴油機(jī)大幅度下降，汽柴油質(zhì)量比達(dá)到0.5以后排氣煙度基本為0，基本實現(xiàn)無煙燃燒。隨著汽柴油質(zhì)量比的增加，著火點出現(xiàn)的區(qū)域由燃燒室的中心向缸壁拓展，呈現(xiàn)中心與周邊同時著火的特征，火焰亮度先減小后增加，滯燃期逐漸增長，燃燒速率提高。

HCII燃燒尚存在HC排放高和大負(fù)荷下工作粗暴等問題有待解決。

鋼化玻璃均質(zhì)爐是鋼化玻璃成品的檢測設(shè)備，在玻璃鋼化工序完成后進(jìn)入均質(zhì)爐，通過均質(zhì)爐熱浸原理，進(jìn)行引爆測試和消除殘余的硫化鎳，將存在"自爆"隱患即玻璃內(nèi)應(yīng)力不均的的鋼化玻璃在測試過程中提前引爆，從而避免了鋼化玻璃安裝后再次發(fā)生"自爆"，經(jīng)過均質(zhì)后的鋼化玻璃合格率將大大提升，從而提高了建筑物鋼化玻璃的安全可靠性。但需要說明的是，均質(zhì)后的鋼化玻璃也不能完全排除鋼化玻璃以后使用過程中的自爆現(xiàn)象。