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以二甲醚（DME）为燃料基于柴油机实现均质充量压缩燃烧（HCCI）可以有效降低Nox和碳烟的排放，解决柴油供应日益紧张的局面，但存在燃烧不易控制，负荷范围窄的问题。使用缸内直喷柴油与进气道喷射DME两套喷射系统，在不同的工况下分别实现CIDI与HCCI两种燃烧方式，各取所长，是现阶段将HCCI实用化可行的技术方向。本文围绕双模式发动机的燃烧特点和模式切换过程的控制策略进行了模拟和实验研究。本研究以气相计算软件包CHEMKIN为平台，采用敏感性分析法简化了DME和正庚烷的详细化学反应动力学机理，建立了用于分析HCCI和CIDI两种燃烧方式的三维模型，该模型以Fluent为计算平台，采用六面体网格，处理了活塞和气门运动的动网格，以离散相模型计算柴油喷雾过程，并将简化化学反应动力学机理耦合到三维模型中实现燃烧过程的模拟。模拟计算对比了两种燃烧方式各自的特点，预测了两种燃烧方式下的缸内温度分布，混合气浓度分布，HC以及Nox排放物分布，模拟结果与实验数据吻合。以三维模拟为基础，预测了适合HCCI燃烧的工况范围，为实验提供参考。同时，基于Matlab-Simlink平台建立了用于控制策略仿真的发动机平均值模型。加入了用于预测HCCI燃烧过程燃烧始点和燃烧温度及燃烧放热率的模型，对柴油燃烧的求解则采用stick公式计算滞燃期长短，以双Vibe曲线模拟放热过程。基于该模型设计了模式切换过程的模糊控制策略，并同传统PID控制进行了比较。结果表明：模糊控制在动态特性上相比PID控制有优势，在切换工况点改变时，模糊控制的适应性较好，稳定性较强，鲁棒性好。本研究构建了进气道电喷装置与电机油门驱动机构，设计了ECU控制单元与数据采集系统，实现了在进气道喷射二甲醚进行均质压燃（HCCI）和缸内直喷柴油（CIDI）两种燃烧模式。通过ECU控制进气道和缸内直喷两套喷油系统的喷油量，在临界工况点实现了CIDI-HCCI和HCCI-CIDI燃烧方式的切换。实验结果表明，在柴油机上实现模式切换时，前后循环间的依赖度较小，切换过渡时间较汽油机上实现SI-HCCI和HCCI-SI短，闭环控制在切换过程中有较好的适应性，能够满足转速在一定范围内波动的要求；而开环控制则更容易实现，应用于HCCI-CIDI模式切换时也能达到较理想的效果。

柴油发动机双燃烧模式均质压燃切换控制

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19.

基于冷热EGR耦合与两段燃油喷射控制的柴油低温燃烧研究

[学位论文]

孙祐成

动力机械及工程上海交通大学 2015

摘要关键词

低温燃烧作为一种高效清洁的技术，是近年来发动机燃烧研究领域的热点之一。但是，由于低温燃烧缺乏直接的燃烧控制手段，所以其燃烧过程及模式切换过程的控制一直是研究的难点。本文提出了采用两段燃油喷射以及EGR率与温度的耦合控制来实现低温燃烧油气混合和燃烧过程控制的研究思路。开展了两段燃油喷射参数对LTC燃烧、性能和排放等参数影响的研究；探讨了冷热EGR双回路系统对 EGR率与进气温度的控制作用；耦合冷热EGR和两段燃油喷射，研究了稳态工况下优化控制策略；针对LTC、CI燃烧模式的相互切换过程，开展了瞬态过程控制研究，提高了切换过程平顺性并抑制了瞬态HC排放突变。首先，在HC浓度分布试验平台上进行了两段喷射瞬态HC浓度分布试验，揭示了喷射段数和喷射间隔等参数对燃油雾化充分性和均匀性的影响规律，获得了以浓度值大小和均匀性权衡考虑，并结合实际发动机上运行时的限制等条件的优化喷油策略是两段喷射结合喷射间隔中间值。在此基础上，在实际发动机台架上研究了两段燃油喷射对LTC燃烧、性能和排放的影响，揭示了两段喷射间隔、喷射时刻和喷射比例等对低温燃烧过程及排放的影响规律。以燃油消耗率和NOx排放为主要评价基准，确定了两段燃油喷射参数的控制策略。其次，设计并建立了LTC燃烧冷热EGR双回路发动机试验平台。在建立的冷热EGR双回路发动机台架上，引入了EGR率和进气温度协同控制的方法，通过冷EGR阀、热 EGR阀和背压阀的协同控制，实现了EGR率与进气温度的精确控制。进行了EGR率与进气温度单因素变化对LTC燃烧和排放的影响研究。结果表明低转速时等EGR率条件下，进气温度的升高对油气混合的促进作用大于气量减少的不利作用。获得了不同工况下的EGR控制策略：在低转速低负荷工况下，应引入较高温度的少量EGR，促进燃油的蒸发雾化；在高转速下则引入大 EGR率的冷却 EGR，实现对燃烧相位的控制。然后，将两段喷射和EGR手段耦合，在冷热EGR双回路试验台架上，试验研究了EGR作用下的两段喷射油量比变化对燃烧和排放的影响。揭示了第二段喷射油量越大，EGR推迟燃烧以及使第二段油量更充分雾化蒸发效果越明显，并确定了EGR与两段喷射的耦合控制策略。最后，针对LTC与CI燃烧模式切换过程，开展了IMEP平顺性及瞬态HC排放控制研究。针对CI-LTC切换过程，提出了两个过渡循环内两段喷射脉宽比例调节的策略

汽车柴油机低温燃烧冷热EGR耦合协同控制模式切换

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20.

9E燃气轮机燃烧模式切换失败原因分析处理

[会议论文]

Song ChuanJiao宋传教

2016中国发电自动化技术论坛 2016

摘要关键词

燃气轮机燃烧模式切换失败现象故障处理

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