Plugin串聯(lián)油電混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究畢業(yè)論文.doc

Plug-in串聯(lián)油電混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究學(xué)士學(xué)位論文THESIS OF BACHELOR論文題目： Plug-in串聯(lián)油電混合動(dòng)力 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂Plug-in串聯(lián)油電混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究摘要能源短缺與環(huán)境問(wèn)題已成為當(dāng)今世界各國(guó)所面臨的兩大重要難題。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，汽車保有量的不斷上升，這兩大問(wèn)題凸顯的尤為嚴(yán)重。作為汽車消耗能源，產(chǎn)生污染的核心部件內(nèi)燃機(jī)，也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。如何減少能源消耗及環(huán)境污染，是內(nèi)燃機(jī)研究領(lǐng)域的重大問(wèn)題。改善內(nèi)燃機(jī)的燃燒方式以及合理汽車的動(dòng)力總成形式是解決上述問(wèn)題的有效途徑，均質(zhì)壓燃（HCCI）燃燒方式和增程式動(dòng)力結(jié)構(gòu)是可以利用的具體手段。增程式汽車因其將內(nèi)燃機(jī)來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，讓發(fā)電機(jī)給電池充電，使用電能作為汽車動(dòng)力，從而廣受好評(píng)。它的出現(xiàn)克服了內(nèi)燃機(jī)排放高的缺點(diǎn)，又以干凈能源作為動(dòng)力，更重要的是能使內(nèi)燃機(jī)始終維持在最佳工況狀態(tài)，從而達(dá)到了高效又節(jié)能的目的，因而使增程式汽車在面世時(shí)便受到了業(yè)內(nèi)的歡迎。雖然它并不能代替電動(dòng)汽車在未來(lái)的主導(dǎo)地位，但在如今尚未解決電池儲(chǔ)存能量低、實(shí)用化及商業(yè)化難度大的情形下，增程式汽車是首當(dāng)其沖的過(guò)渡車型。然而，增程式汽車在美國(guó)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，卻在中國(guó)遲遲未能得到很好的發(fā)展。面對(duì)汽油機(jī)與柴油機(jī)各自的技術(shù)已日趨達(dá)到的極限，均質(zhì)壓燃（HCCI）燃燒技術(shù)以其低氮氧化物、低微粒排放和高熱效率的優(yōu)點(diǎn)而引起世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。然而，控制著火時(shí)刻和燃燒反應(yīng)速率以及擴(kuò)展運(yùn)行工況范圍等，始終是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒的關(guān)鍵和難點(diǎn)?，F(xiàn)在，上海交通大學(xué)、清華大學(xué)、天津大學(xué)、華中科技大學(xué)等國(guó)內(nèi)著名大學(xué)正在積極地展開均質(zhì)壓燃HCCI燃燒技術(shù)的研究工作。正當(dāng)人們始終難以擴(kuò)展均質(zhì)壓燃HCCI燃燒運(yùn)行工況范圍的時(shí)候，增程式汽車能使內(nèi)燃機(jī)始終維持最佳工況的優(yōu)點(diǎn)，讓均質(zhì)壓燃HCCI燃燒在增程式汽車上實(shí)現(xiàn)成為了可能，也讓均質(zhì)壓燃HCCI燃燒的工況范圍窄的缺點(diǎn)得到了彌補(bǔ)?；谶@一思想，上海交通大學(xué)與上汽集團(tuán)合作負(fù)責(zé)了這次的試驗(yàn)研究Plug-in串聯(lián)油電混合動(dòng)力HCCI汽油機(jī)的試驗(yàn)研究。本次試驗(yàn)的目的是在增程式汽車上實(shí)現(xiàn)均質(zhì)壓燃HCCI燃燒技術(shù)。這次試驗(yàn)的成功，將會(huì)是兩大新興技術(shù)的融合與發(fā)展，幫助中國(guó)的汽車事業(yè)躍上一個(gè)新的臺(tái)階。本文作者所參與的試驗(yàn)研究為前期臺(tái)架搭建、發(fā)動(dòng)機(jī)磨合測(cè)試、發(fā)動(dòng)機(jī)外特性測(cè)試和萬(wàn)有特性測(cè)試、以及發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝和均質(zhì)壓燃HCCI燃燒控制等。而本次試驗(yàn)的重點(diǎn)，是均質(zhì)壓燃HCCI燃燒控制策略的研究。因此，本文所涉及的大部分內(nèi)容將是關(guān)于均質(zhì)壓燃HCCI燃燒。本文首先介紹了增程式汽車及均質(zhì)壓燃HCCI燃燒的概念及發(fā)展歷程。其次，通過(guò)與傳統(tǒng)點(diǎn)燃式（SI）發(fā)動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)壓燃式（CI）發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)比，說(shuō)明了HCCI燃燒的燃燒方式及特點(diǎn)。然后重點(diǎn)地突出說(shuō)明了汽油機(jī)HCCI燃燒的實(shí)現(xiàn)與控制方式進(jìn)氣加熱、廢氣再循環(huán)（EGR）、增大壓縮比和使用負(fù)閥重疊技術(shù)，以及HCCI燃燒技術(shù)如今所面臨的一系列控制及排放問(wèn)題著火時(shí)刻難以控制、冷起動(dòng)困難、HC和CO排放高、運(yùn)行工況范圍窄等。如此介紹，以求使本文能夠清晰地表明當(dāng)前世界均質(zhì)壓燃HCCI燃燒所使用的最新技術(shù)以及目前為止最新的成就。本次試驗(yàn)所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)是上汽榮威350所搭載的NSE1.5升16雙頂置凸輪軸（DOHC）發(fā)動(dòng)機(jī)。該款發(fā)動(dòng)機(jī)是上汽自主研發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的精心力作。試驗(yàn)所使用的HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)大部分是由湖南長(zhǎng)沙湘儀動(dòng)力測(cè)試儀器有限公司生產(chǎn)。試驗(yàn)前，首先進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨合、外特性試驗(yàn)以及萬(wàn)有特性的測(cè)試。通過(guò)分析以進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的各特性測(cè)試。然后改裝進(jìn)氣管道，加裝進(jìn)氣電加熱裝置，改塑料進(jìn)氣管道為不銹鋼，使用PID控制進(jìn)氣加熱，以使發(fā)動(dòng)機(jī)在不考慮功率等其它因素的情況下，初步實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒。然后，改變活塞形狀，令壓縮比由10.5增至15.5，以求壓燃穩(wěn)定，提前著火時(shí)刻。最后，改變氣門重疊角成為負(fù)值，得到負(fù)閥重疊，使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部EGR。后兩種方式，都可以彌補(bǔ)進(jìn)氣加熱的降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率、減少進(jìn)氣充量、燃燒范圍小等缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的HCCI燃燒。本次試驗(yàn)研究由于時(shí)間及其他不可抗力的原因限制，在完成發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣加熱系統(tǒng)的安裝后，未能再有時(shí)間進(jìn)行進(jìn)氣加熱的HCCI燃燒研究，所以本人僅參與了本次試驗(yàn)研究前期的準(zhǔn)備工作，如實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的搭建，發(fā)動(dòng)機(jī)的磨合，外特性及萬(wàn)有特性測(cè)試，但是依然獲得了極大的收獲，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試方法及流程有了較為深入的了解和實(shí)踐，同時(shí)獲得發(fā)動(dòng)機(jī)特性數(shù)據(jù)，從而可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行特性分析。本文的最后，通過(guò)分析了發(fā)動(dòng)機(jī)外特性、萬(wàn)有特性等數(shù)據(jù)，以對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行燃燒特性等方面的了解。其中，尤以油耗量，缸內(nèi)壓力以及放熱率為主要量。油耗量是決定發(fā)動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換的效率；缸壓表示了內(nèi)燃機(jī)做功的大?。环艧崧蕜t代表了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特性。通過(guò)曲軸轉(zhuǎn)角與缸壓和放熱率同時(shí)分析，以取得更多特性的了解。本次測(cè)試試驗(yàn)，對(duì)于該發(fā)動(dòng)機(jī)特性取得了如下結(jié)論：（這是汽油機(jī)固有的特性。建議刪除）（1） 扭矩曲線呈現(xiàn)隨轉(zhuǎn)速提高而下降的趨勢(shì)，只是在低速范圍才有一段隨轉(zhuǎn)速下降而下降的情況；功率基本隨轉(zhuǎn)速的增大而增大，在極高轉(zhuǎn)速下功率會(huì)有所下降；油耗率曲線一般隨轉(zhuǎn)速的提高而上升，在最低速端略有上翹。（2） 發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓、放熱率隨轉(zhuǎn)速及扭矩的增加而增加，同時(shí)，最大壓升率及最大爆發(fā)壓力也隨之變大。并且，缸壓與放熱率基本在同時(shí)達(dá)到最大。（3） 放熱率曲線呈單韋伯曲線。發(fā)動(dòng)機(jī)累積放熱率基本不隨轉(zhuǎn)速與扭矩的變化而變化。放熱率較為穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間基本一致，說(shuō)明燃燒穩(wěn)定，燃燒特性好。該發(fā)動(dòng)機(jī)在最大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)基本穩(wěn)定，各特性也符合理論情況。因此，可以使用本臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒。在以后的試驗(yàn)中，將使用以上所述的三種方式以實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒。關(guān)鍵詞：增程式，HCCI，控制Plug-in Hybrid Engine Test SeriesABSTRACTNowadays, the energy shortages and the environmental problems have been the two major challenges the word is facing. With the increasingly rapid economic development and the raising quantity of vehicles in the world, these two issues become particularly severe. As the core component of the energy consumption which also produces pollution, the internal-combustion engine also try hard to fight against utilization of natural energy and pollution. Hence, the new technologies such as Homogeneous Charge Compression Ignition emerge as the times require.Distance-added vehicle widely acclaimed because it uses electric power as driving force，and also charge the battery by generator powered by engine. It not only conquers the highly-polluting of the internal-combustion engine, but also utilizes clean energy as driving force, and the most important point is keep the engine at a sustainable best situation which made the vehicle warmly popularized when it emerged.As the fact that the gasoline engine and diesel engine technology has almost reached their ceiling, distance-added vehicle and homogeneous charge compression ignition (HCCI) with its low nitrogen oxide combustion technology, low particulate emissions and the high thermal efficiency raises widespread concerns around the world. However the control of ignition and combustion reaction rate and extending the rage of operating conditions to achieve HCCI is always the crucial point and difficulty as well. Nowadays, some famous universities such as Shanghai Jiao Tong University, Tsinghua University, Tianjin University, and Huazhong University of Science are actively engaged in the study of HCCI Combustion Technology.While it is still difficult to expand the scope of HCCI combustion operating conditions when the car can increase engine program has the advantages of maintaining the best conditions for HCCI combustion in the car realized by the program as possible.Based on this idea, this study test Plug-in Hybrid Engine under the charge of Shanghai Jiaotong University and Shanghai Automotive Group is aiming at achieving the HCCI combustion technology in distance-added vehicle, which is an innovation, but also a pioneering work in the world. The success of this test will be a mark of integration and development of two emerging technologies.The author is participating in research for the early bench structures, engine testing, engine performance testing and a characteristic test, as well as engine conversion and homogeneous charge compression ignition HCCI control, etc. The focus of this test is the controlling of a homogeneous charge compression ignition HCCI. Therefore, this article covers most of the contents of the will is about HCCI.The first part of this thesis describes the concept and evolution of the distance-added vehicle and homogeneous charge compression ignition HCCI. Secondly, with the contrast between traditional SI engine and traditional compression-ignition (CI), the way of combustion HCCI and its characteristics is described. Then emphatically underlined the gasoline engine HCCI implementation and control-air heating, exhaust gas recirculation (EGR), increased compression ratio and use negative valve overlap technology, as well as HCCI technology now faced a series of control and discharge of ignition is difficult to control, cold starting, high emissions of HC and CO, narrow operating range. The thesis is written in this way in order to be able to make this article clearly indicates the HCCI technology currently used in the world and its latest achievements.This test is used by the engine is SAIC majestic 350 drove NSE1.5 + 16 double overhead camshaft (DOHC) engine. This engine is SAIC developed engine of meticulous masterpiece. Test the use of HCCI engine control system is in Changsha of Hunan province xiangyi dynamic test instrument co., Ltd. production. Test before, start with the engine running, performance test, and test everything. By analysing the various engine for performance measurement. And then modified air intake pipe, equipped with electric heating device inlet, intake pipes are stainless steel, the PID control air heating, so the engine does not consider other factors such as power, preliminary implementation of HCCI. Then, change the piston shape, compression ratio from 10.5 to 15.5, for ignition stable, ignition advance. Finally, change the valve overlap become negative, negative valve overlap, so that the engine for internal EGR. The latter two methods, you can compensate for the reduced engine intake air heating power, reduce the intake charge, burning range small shortcomings, enabling stable HCCI.Because of time constraints, after the completion of refitting the intake tube, there has been no more time for inlet heating of HCCI control. I feel deeply sorry about that. However, I participated in this experimental study of the early external characteristics and universal character of the test, and have acquired a large number of engine performance data, so you can be characteristic of the engine. In the end of the thesis, the characteristics of the combustion of engine are evoked by analysis of universal characters and so on. Among them, Consumption is to determine the efficiency of energy conversion engine; cylinder pressure indicates that the size of the internal combustion engine work; heat release rate represents the engine combustion characteristics. Through the crankshaft angle and cylinder pressure and heat release rate analysis, at the same time to get more features. This test, for the engine performance made the following conclusions: (1) Full throttle, namely, full load, the engine oil consumption and speed linear relationship. (2) Engine speed and torque pressure increases, the maximum pressure rise rate and maximum burst pressure also increases.(3) The heat release rate of single Engine follows Weber curves and the base does not vary with speed and torque. The heat release rate is relatively stable, duration are subject to essentially the same, the same quantity between basic instructions, combustion stability. The engine at the maximum speed range running basic stability, all meet theory. Therefore, you can use this HCCI engine implementation. In later tests, three ways will be used to implement HCCI. Although I do not personally witness its success, but after the success of this test, the greater value of this kind of engine can sure be achieved in distance-added automobile!Key words: Distance-added, HCCI, Control目錄第一章 緒論11.1 引言11.2 新型動(dòng)力汽車增程式汽車11.2.1 電動(dòng)汽車11.2.2 混合動(dòng)力汽車21.2.3 增程式汽車31.3 新型燃燒技術(shù)HCCI燃燒41.4 本課題的研究意義及主要內(nèi)容5第二章 HCCI燃燒及其控制72.1 HCCI燃燒72.1.1 HCCI燃燒方式72.1.2 HCCI燃燒特點(diǎn)92.2 汽油機(jī)HCCI燃燒的控制102.2.1 改變?nèi)剂咸匦?12.2.2 提高壓縮比112.2.3 調(diào)節(jié)進(jìn)氣溫度112.2.4 采用外部廢氣再循環(huán)（EGR）122.2.5采用內(nèi)部廢氣再循環(huán)122.3 HCCI燃燒控制所面臨的問(wèn)題132.3.1 難以精確控制HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)著火時(shí)刻132.3.2 HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)困難132.3.3 HC和CO排放高132.3.4 難以擴(kuò)展運(yùn)行工況范圍142.4 本章小結(jié)14第三章 Plug-in串聯(lián)油電混合動(dòng)力HCCI汽油機(jī)試驗(yàn)研究平臺(tái)及試驗(yàn)方法153.1 Plug-in串聯(lián)油電混合動(dòng)力HCCI汽油機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)153.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)163.1.2 進(jìn)氣系統(tǒng)173.1.3 HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)183.2 試驗(yàn)方法203.2.1 磨合實(shí)驗(yàn)203.2.2 外特性試驗(yàn)203.2.3 萬(wàn)有特性試驗(yàn)213.2.4 進(jìn)氣加熱HCCI燃燒試驗(yàn)21第四章 HCCI汽油機(jī)的試驗(yàn)研究與結(jié)論224.1 外特性測(cè)試224.2 萬(wàn)有特性測(cè)試234.2.1 缸內(nèi)壓力測(cè)試234.2.2 放熱率測(cè)試264.3 試驗(yàn)結(jié)論30第五章 全文總結(jié)與展望325.1 全文總結(jié)325.2 研究展望32參考文獻(xiàn)34致謝35第一章 緒論1.1 引言能源是人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。但由于世界能源資源產(chǎn)地與能源消費(fèi)中心相距較遠(yuǎn)，特別是隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、世界人口的劇增和人民生活水平的不斷提高，世界能源需求量持續(xù)增大，由此導(dǎo)致對(duì)能源資源的爭(zhēng)奪日趨激烈、環(huán)境污染加重和環(huán)保壓力加大1。近些年來(lái)，全球的能源與環(huán)境問(wèn)題得到了廣泛的重視。世界各國(guó)紛紛出臺(tái)各自政策，來(lái)保護(hù)人類居住的環(huán)境，同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也愈發(fā)嚴(yán)格。而作為傳統(tǒng)能源的石油資源，也日益緊缺，油價(jià)持續(xù)增長(zhǎng)，能源安全形勢(shì)逐漸惡化。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2001年全球57%的石油消費(fèi)在交通領(lǐng)域，預(yù)計(jì)到2020年交通用油占全球石油總消耗的62%以上。作為內(nèi)燃機(jī)主要燃料的石油作為一種不可再生的化石燃料，面臨著日益短缺的嚴(yán)重問(wèn)題。據(jù)推測(cè)，按照目前的汽車保有量計(jì)算，地球上可供開采的石油僅僅能夠維持40到50年。作為原油凈進(jìn)口國(guó)，我國(guó)的能源問(wèn)題就更加嚴(yán)峻。據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心估計(jì)，到2010年我國(guó)石油消耗的61%要依賴進(jìn)口，而汽車的石油消耗將占國(guó)內(nèi)石油總需求的43%2。作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，中國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。能源生產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯，居世界第三位；基本能源消費(fèi)占世界總消費(fèi)量的1/10，僅次于美國(guó)，居世界第二位。自1993年期，中國(guó)由能源凈出口國(guó)變成了凈進(jìn)口國(guó)，能源總消費(fèi)已大于總供給，能源需求的對(duì)外依存度迅速增大。煤炭、電力、石油和天然氣等能源在中國(guó)都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的結(jié)構(gòu)性矛盾日益成為中國(guó)能源安全所面臨的最大難題3。作為石油資源的最大消耗者和大氣的主要污染源，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正面臨著節(jié)能和環(huán)保的雙重壓力。當(dāng)前普遍使用的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車存在種種弊病。統(tǒng)計(jì)表明在占80%以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動(dòng)力潛能的40%，在市區(qū)還會(huì)跌至25%，更為嚴(yán)重的是排放廢氣污染環(huán)境。隨著汽車保有量的不斷飆升，汽車內(nèi)燃機(jī)給能源和環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響日益突出。傳統(tǒng)的汽油機(jī)燃燒和柴油機(jī)燃燒在降低油耗和排放存在著難以逾越的極限。在這樣的背景下，為實(shí)現(xiàn)高效、清潔的汽車動(dòng)力，開發(fā)新型動(dòng)力，探索既清潔又高效的新型燃燒技術(shù)等一系列措施成為國(guó)際汽車和內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域的重要課題。這對(duì)保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，建立和諧社會(huì)都有著重要的意義。1.2 新型動(dòng)力汽車增程式汽車1.2.1 電動(dòng)汽車正當(dāng)全世界面臨著能源問(wèn)題與環(huán)境問(wèn)題，世界各國(guó)對(duì)改善環(huán)保的呼聲日益高漲之時(shí)，電動(dòng)汽車（EV）的研究與開發(fā)引起了世界各國(guó)的關(guān)注。電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。由于對(duì)環(huán)境影響相對(duì)傳統(tǒng)汽車較小，其前景被廣泛看好，然而當(dāng)前技術(shù)尚不成熟。電動(dòng)汽車是20世紀(jì)最偉大的20項(xiàng)工程技術(shù)成就中前兩項(xiàng)技術(shù)的融合，即“電氣化”和“汽車”的融合產(chǎn)物4。電動(dòng)汽車它本身不排放污染大氣的有害氣體，有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量，正是這些優(yōu)點(diǎn)，使電動(dòng)汽車的研究和應(yīng)用成為汽車工業(yè)的一個(gè)“熱點(diǎn)”。 電動(dòng)汽車除了在能源、環(huán)保和節(jié)能方面顯示出優(yōu)越性和具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力外，在車輛性能方面也顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速、加速快，比燃油汽車高出2個(gè)數(shù)量級(jí)，電機(jī)可分散配置，通過(guò)線傳電子控制技術(shù)直接控制車輪轉(zhuǎn)速，易實(shí)現(xiàn)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和四輪轉(zhuǎn)向。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和線控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使智能交通系統(tǒng)（ITS）的實(shí)現(xiàn)也變得非常簡(jiǎn)單，還可以實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)和能量回收，因此提高了電動(dòng)汽車制動(dòng)的安全性和可靠性5。然而，電池是電動(dòng)汽車發(fā)展的首要關(guān)鍵。汽車動(dòng)力電池難在“低成本”、“高容量”以及“高安全”。雖然人們普遍認(rèn)為未來(lái)是電動(dòng)汽車的天下，但是目前的電池技術(shù)問(wèn)題阻礙了電動(dòng)汽車的應(yīng)用。由于電池的能量密度與汽油相比差上百倍，遠(yuǎn)未達(dá)到人們所要求的數(shù)值，專家估計(jì)在10年以內(nèi)電動(dòng)汽車還無(wú)法取代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車（除非燃料電池技術(shù)有重大突破）。同時(shí)，純電動(dòng)汽車的電池壽命不高，一旦電池耗盡，很可能會(huì)有電池丟棄的污染問(wèn)題。而更主要的是，目前電池的儲(chǔ)存能量還是非常有限的，其行駛里程只夠平時(shí)的上下班。如果要進(jìn)行長(zhǎng)途行駛，則必須充電。但充電既要大量時(shí)間，更需要處處有電池充電站。因此，在仍未開發(fā)出新型先進(jìn)又高效的電池之前，為了解決純電動(dòng)汽車的這些問(wèn)題，混合動(dòng)力（HEV）的概念由此而產(chǎn)生。1.2.2 混合動(dòng)力汽車圖1- 1 混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力6，就是在純電動(dòng)汽車上加裝上內(nèi)燃機(jī)，汽車使用汽油驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)兩種驅(qū)動(dòng)方式（如圖1-1所示）。優(yōu)點(diǎn)在于車輛啟動(dòng)停止時(shí)，只靠發(fā)電機(jī)帶動(dòng)，不達(dá)到一定速度，發(fā)動(dòng)機(jī)就不工作，因此，便能使發(fā)動(dòng)機(jī)一直保持在最佳工況狀態(tài)，動(dòng)力性好，排放量很低，而且電能的來(lái)源都是發(fā)動(dòng)機(jī)，只需加油即可。其目的就在于提高純電動(dòng)汽車的行駛里程?；旌蟿?dòng)力汽車的關(guān)鍵是混合動(dòng)力系統(tǒng)，它的性能直接關(guān)系到混合動(dòng)力汽車整車性能。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，混合動(dòng)力系統(tǒng)總成已從原來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)離散結(jié)構(gòu)向發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)和變速箱一體化結(jié)構(gòu)發(fā)展，即集成化混合動(dòng)力總成系統(tǒng)?；旌蟿?dòng)力總成以動(dòng)力傳輸路線分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等三種。圖1- 2 串聯(lián)式混合動(dòng)力串聯(lián)式動(dòng)力：串聯(lián)式動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)三部分動(dòng)力總成組成，它們之間用串聯(lián)方式組成SHEV動(dòng)力單元系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過(guò)控制器輸送到電池或電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)汽車（如圖1-2所示）。小負(fù)荷時(shí)由電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪，大負(fù)荷時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)車輛處于啟動(dòng)、加速、爬坡工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)組和電池組共同向電動(dòng)機(jī)提供電能；當(dāng)電動(dòng)車處于低速、滑行、怠速的工況時(shí)，則由電池組驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電池組缺電時(shí)則由發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組向電池組充電。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運(yùn)行工況，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整在最佳工況點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)調(diào)整電池和電動(dòng)機(jī)的輸出來(lái)達(dá)到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動(dòng)機(jī)避免了怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點(diǎn)是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機(jī)械效率較低。圖1- 3 并聯(lián)式混合動(dòng)力并聯(lián)式動(dòng)力：并聯(lián)式裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動(dòng)又可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)（如圖1-3所示）。當(dāng)汽車加速爬坡時(shí)，電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠同時(shí)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，一旦汽車車速達(dá)到巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動(dòng)機(jī)維持該速度。電動(dòng)機(jī)既可以作電動(dòng)機(jī)又可以作發(fā)電機(jī)使用，又稱為電動(dòng)發(fā)電機(jī)組。由于沒有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以直接通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械效率損耗與普通汽車差不多，得到比較廣泛的應(yīng)用?；炻?lián)式動(dòng)力：混聯(lián)式裝置包含了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)（如圖1-4所示）。動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，根據(jù)助力裝置不同，它又分為發(fā)動(dòng)機(jī)為主和電機(jī)為主兩種。以發(fā)動(dòng)機(jī)為主的形式中，發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力源，電機(jī)為輔助動(dòng)力源；以電機(jī)為主的形式中，發(fā)動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力源，電機(jī)為主動(dòng)力源。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是控制方便，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。圖1- 4 混聯(lián)式混合動(dòng)力混合動(dòng)力汽車在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)日益成熟，有些已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。由于構(gòu)造復(fù)雜，成本較高，在電動(dòng)汽車時(shí)代到來(lái)之前，混合動(dòng)力型汽車只是一種過(guò)渡產(chǎn)品。1.2.3 增程式汽車如之前所提到，純電動(dòng)汽車在一般情況下充電后就可以行駛，但行駛距離有限，可以適應(yīng)人們上下班的路程。而若想要再長(zhǎng)距離行駛，就必須經(jīng)過(guò)中途充電，這就給人們帶來(lái)了麻煩。所以，電動(dòng)汽車的電池容量以及電池壽命等問(wèn)題是目前為止難以克服的問(wèn)題。而同時(shí)，混合動(dòng)力的產(chǎn)生，雖然有效地減少了燃油的消耗及很高的排放，但它系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，在高速或長(zhǎng)距離行駛時(shí)，它在啟動(dòng)或怠速時(shí)所保持的最佳工況狀態(tài)將被打破。并且，其內(nèi)燃機(jī)及電池同時(shí)驅(qū)動(dòng)的想法，畢竟是由燃油車到電動(dòng)汽車的過(guò)渡。于是，一個(gè)新的概念增程式汽車由此誕生。增程式汽車7-8，顧名思義，即為增加里程式。若在電動(dòng)汽車上安裝一個(gè)小油箱和小的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)充電。當(dāng)需要長(zhǎng)距離行駛時(shí)，可以通過(guò)小發(fā)電機(jī)用小油箱充電繼續(xù)行駛，等油用完以后，把油箱加滿，再充電便又能繼續(xù)行駛。增程式汽車的電池先由市電充電供行駛，也可由車上的小型內(nèi)燃機(jī)在最佳工況下帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，既可不斷給電池充電，又可驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，長(zhǎng)途行駛中更顯其優(yōu)勢(shì)。這種車傳到變速箱上的動(dòng)力是完全由電動(dòng)機(jī)提供，故可劃入純電驅(qū)動(dòng)類汽車，是純電動(dòng)汽車的增程，也可看成是將部分充電工作在車上進(jìn)行。但也有人認(rèn)為它裝有用油的發(fā)電機(jī)，應(yīng)列入串聯(lián)式類混合動(dòng)力車，其實(shí)它的內(nèi)燃機(jī)發(fā)電與電池供電是并聯(lián)的關(guān)系，而且是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)了整個(gè)汽車，所以與串聯(lián)式混合動(dòng)力車在運(yùn)行模式上是有區(qū)別的。增程式汽車的內(nèi)燃機(jī)能夠自始至終的保持在最佳的工況下運(yùn)行。因?yàn)槠浒l(fā)電的功率足夠車輛在一定速度范圍下穩(wěn)定行駛，電池組提供足夠的電功率幫助電動(dòng)機(jī)驅(qū)使車輛起動(dòng)、加速和爬坡，從而避免了常規(guī)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)“大馬拉小車”的費(fèi)油運(yùn)行模式。此外，電池組的容量較大，能夠有效地回收車輛剎車和下坡的能量。因此增程式汽車的節(jié)油率可達(dá)50%以上。增程式汽車與插電式混合電動(dòng)汽車的差別，在于后者的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力直接送到變速箱，而不經(jīng)過(guò)發(fā)電-電動(dòng)的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。插電式混合電動(dòng)汽車在市內(nèi)行駛時(shí)是純電動(dòng)汽車，可行駛40-50公里。但是，長(zhǎng)距離行駛時(shí)全由內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力，“大馬拉小車”的運(yùn)行模式耗油仍較高；而且兩種動(dòng)力耦合，系統(tǒng)復(fù)雜，加工要求高，故優(yōu)勢(shì)不大。增程式汽車的內(nèi)燃機(jī)功率只相當(dāng)于常規(guī)轎車的小型內(nèi)燃機(jī)，功率小并且是在基本恒功率下運(yùn)行，能量轉(zhuǎn)換效率大幅提高，油耗和排放自然大降。增程式電動(dòng)汽車的電池容量只需純電動(dòng)車的40%左右，成本大幅度下降;它可在原有停車場(chǎng)的原有車位上利用電網(wǎng)夜間的谷電充電，既夠白天全天使用，又有利于延長(zhǎng)電池壽命。不需白天快速充電，也不必更換電池，不僅免去新辟充電站的占地和換電池設(shè)施的建設(shè)，而且不需新增白天特大負(fù)荷的供電設(shè)施，還幫助電網(wǎng)“分散調(diào)峰”。由此可見，增程式電動(dòng)汽車與其他過(guò)渡車種相比，在能源利用效率、價(jià)格、使用的方便性等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)，并且，現(xiàn)有汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)設(shè)備和加油、維修等保障體系仍有用武之地。1.3 新型燃燒技術(shù)HCCI燃燒現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)中主流的燃燒方式包括點(diǎn)燃式燃燒和壓燃式燃燒兩種。傳統(tǒng)汽油機(jī)屬預(yù)混合準(zhǔn)均質(zhì)燃燒，其燃燒過(guò)程借助火花塞點(diǎn)燃和火焰?zhèn)鞑?lái)完成。汽油機(jī)采用量調(diào)節(jié)，有節(jié)氣門，部分負(fù)荷時(shí)的泵氣損失使得機(jī)械效率降低，此外，由于汽油特性和爆燃等諸多因素的限制，汽油機(jī)只能采用較低的壓縮比（一般為8-12，而柴油機(jī)的壓縮比則可高達(dá)二十幾），因此汽油機(jī)的整機(jī)效率比柴油機(jī)的要低得多，燃料利用率也比柴油機(jī)低40%左右，這就是傳統(tǒng)汽油機(jī)難以克服的燃料利用率極限。因此，汽油機(jī)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是如何提高汽油機(jī)能量利用率，降低油耗。柴油機(jī)屬于燃料噴霧擴(kuò)散燃燒，依靠發(fā)動(dòng)機(jī)活塞壓縮燃料空氣混合氣到接近上止點(diǎn)產(chǎn)生高溫使混合氣自燃著火。液態(tài)燃油被噴入燃燒室空間后，形成一個(gè)由液柱、油滴、油蒸汽和空氣組成的多相混合場(chǎng)，稱之為噴霧場(chǎng)。對(duì)于柴油機(jī)而言，噴霧場(chǎng)在動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)上都是瞬變而又極不均勻的，且由于噴射油霧與空氣的混合時(shí)間很短，燃料與空氣的混合嚴(yán)重不均勻，形成了高溫火焰區(qū) （產(chǎn)生NOx）和高溫過(guò)濃區(qū)（產(chǎn)生PM）。因此，柴油機(jī)面臨的主要問(wèn)題是如何降低NOx和微粒排放。內(nèi)燃機(jī)工作者們一直在努力研究各種技術(shù)方法來(lái)對(duì)汽油機(jī)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，來(lái)提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率和降低它的排放水平。柴油機(jī)的電控高壓共軌噴射和預(yù)噴射、汽油機(jī)的分層稀薄燃燒和缸內(nèi)直噴、增壓中冷、多氣門、廢氣再循環(huán)（EGR）、廢氣催化轉(zhuǎn)化、提高噴油壓力以及排放后處理技術(shù)等內(nèi)燃機(jī)新技術(shù)由此誕生并發(fā)展。這些技術(shù)雖然在改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的某個(gè)或某些參數(shù)上有著明顯的作用，但卻往往惡化了其它的參數(shù)，使汽油機(jī)整體的性能提高不大。同時(shí)，全球汽車保有量不斷增加，并且傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)在其燃燒方式本身上有所限制，內(nèi)燃機(jī)的污染與能耗問(wèn)題仍是內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域的主要問(wèn)題。大量的基礎(chǔ)研究結(jié)果證明，傳統(tǒng)火花點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)和壓燃式內(nèi)燃機(jī)，分別在進(jìn)一步提高燃料利用率和降低有害排放物生成方面己經(jīng)達(dá)到了極限。因此，為突破傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)排放和經(jīng)濟(jì)性的極限，開發(fā)一種新的燃燒技術(shù)來(lái)取代它們，成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家努力的方向。近幾年來(lái)國(guó)際內(nèi)燃機(jī)界廣泛開展了內(nèi)燃機(jī)新燃燒技術(shù)的研究，其中均質(zhì)壓燃式燃燒 （Homogeneous Charge Compression Ignition，HCCI）技術(shù)以其在內(nèi)燃機(jī)節(jié)能和降低排放方面的巨大潛力而引起全世界內(nèi)燃機(jī)界的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)的一個(gè)重大進(jìn)步。早在20世紀(jì)30年代，人們就認(rèn)識(shí)到均質(zhì)混合氣壓縮自燃的燃燒方式在汽油機(jī)上的存在，但它一直被認(rèn)為是一種異常燃燒現(xiàn)象而被抑制。均質(zhì)壓燃燃燒概念出現(xiàn)在上世紀(jì)70年代，由于當(dāng)時(shí)控制技術(shù)的限制，并沒有引起足夠的重視。進(jìn)入上世紀(jì)90年代后期，發(fā)動(dòng)機(jī)排放法規(guī)的日益嚴(yán)格和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性的要求越來(lái)越高。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，HCCI燃燒技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)節(jié)能和降低排放方面的潛力引起了內(nèi)燃機(jī)界的高度關(guān)注，與傳統(tǒng)的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)相比，HCCI方式采用均勻的空氣與燃料混合氣，用壓燃代替火花塞點(diǎn)火；與傳統(tǒng)的柴油機(jī)相比，HCCI方式采用壓燃著火，但混合氣充量是均質(zhì)的。試驗(yàn)證明這種燃燒方式綜合了火花塞點(diǎn)火模式和直噴模式的優(yōu)點(diǎn)，具有較高熱效率、較低NOx和PM排放等優(yōu)點(diǎn)9。1979年，Onishi和Nouchi發(fā)現(xiàn)在二沖程單缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上在低負(fù)荷工況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在1000 rmin一6000 rmin的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)不用點(diǎn)燃也能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且比傳統(tǒng)的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定，燃油經(jīng)濟(jì)性和排放也都有顯著的改進(jìn)。Noguchi等人也在二沖程汽油機(jī)上，利用高速攝影光學(xué)分析，研究了由于化學(xué)反應(yīng)中間產(chǎn)物導(dǎo)致的自燃著火過(guò)程。隨后Yoichi、Gentili等研究了利用內(nèi)部EGR（Exhaust Gas Recirculation）在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)HCCI的應(yīng)用；Norimasa等人研究了代用燃料在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上的HCCI燃燒。1997年Honda公司展示了采用HCCI的2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，幾乎同時(shí)，IPF公司也推出了應(yīng)用HCCI概念的2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。在這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)中，HCCI燃燒模式都用來(lái)改進(jìn)部分負(fù)荷工況的穩(wěn)定性和燃油經(jīng)濟(jì)性，降低HC排放9。1989年Thring等研究了HCCI燃燒在汽油機(jī)上應(yīng)用的工作范圍，并首次提出采用兩種燃燒模式，即在大負(fù)荷使用火花點(diǎn)火方式，在部分負(fù)荷采用HCCI方式。1997年，Christensen等人采用異辛烷（辛烷值100）、酒精（辛烷值107）和天然氣（辛烷值120）等3種燃料進(jìn)行了HCCI試驗(yàn)。后證明了幾乎所有的液體燃料都能用于可變壓縮比的HCCI方式中。2002年，鄭進(jìn)才等在美國(guó)圣地亞國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成功地在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了HCCI試驗(yàn)，通過(guò)高EGR水平大大降低了未燃碳?xì)浠衔锖虲O排放。這些工作對(duì)深入認(rèn)識(shí)HCCI燃燒的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)HCCI的燃燒穩(wěn)定控制提供了依據(jù)。對(duì)于提高燃油熱效率，降低排放，HCCI是內(nèi)燃機(jī)燃燒技術(shù)的一個(gè)重大進(jìn)步。具有很高的技術(shù)及現(xiàn)實(shí)意義9。1.4 本課題的研究意義及主要內(nèi)容面對(duì)日趨嚴(yán)重的資源短缺與環(huán)境惡化問(wèn)題，人們對(duì)汽車所帶來(lái)的能源消耗、環(huán)境污染等諸多問(wèn)題也越發(fā)重視。顯然，電動(dòng)汽車是替代當(dāng)前燃油汽車的最佳解決方法，但是其無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)解決電動(dòng)汽車所面臨的實(shí)用化與商品化的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題；而混合動(dòng)力汽車，雖能解決電動(dòng)汽車電池的問(wèn)題，卻有許多缺點(diǎn)無(wú)法彌補(bǔ)。于是，一種兼具傳統(tǒng)燃油汽車和純電動(dòng)汽車優(yōu)點(diǎn)的增程式汽車應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，面對(duì)汽油機(jī)與柴油機(jī)各自的技術(shù)已日趨達(dá)到極限，開發(fā)新的燃燒技術(shù)HCCI燃燒技術(shù)，對(duì)于提高燃油熱效率、降低排放等許多內(nèi)燃機(jī)問(wèn)題是一個(gè)重大的進(jìn)步。在第二章中將會(huì)提到，HCCI燃燒運(yùn)行工況范圍非常小，而增程式汽車所搭