两冲程米勒循环hcci柴油机
面对日益严格的排放现代社会法规和能源不可再生的社会现实，节能减排已经成为一个无可争议的社会问题。汽车已经成为不可或缺的工具，但是，随着汽车销量的迅速增加，其对能源的消耗也与日俱增。同时，汽车使用过程中所产生的NOx和碳烟也大大污染了我们的生活环境，所以国家对汽车的油耗标准和排放标准也在日益提高。这也使得研究一款既省油又低排放的汽车成为一件迫在眉睫的事情。本文基于Miller循环和均质压缩燃烧（HCCI），对二冲程柴油发动机进行原理分析，通过对二冲程发动机的改造，从而期望有一款发动机能实现在高效利用能源的基础上达到减小污染排放的效果，本文提出了一种二冲程米勒循环HCCI柴油发动机的设计思路。希望能为今后的这方面的实验研究提供一些可能的思路。 1
目录
ABSTRACT 1
目录 2
第一章 绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2柴油机的应用 2
第二章柴油机的现有应用技术 4
2.1四冲程柴油机 4
2.2两冲程柴油机 5
2.3柴油机涡轮增压 7
2.4柴油机排放处理技术 8
2.5柴油机新燃烧技术HCCI 9
2.5.1HCCI燃烧原理 9
2.5.2HCCI燃烧的优点 10
2.5.3HCCI燃烧的难点 11
第三章两冲程米勒循环HCCI柴油发动机 11
3.1MILLER循环 12
3.1.1米勒循环的工作原理 12
3.1.2 MILLER循环发动机的优势 12
3.1.3 MILLER循环发动机的不足 12
3.2两冲程米勒循环HCCI柴油发动机 13
3.2.1MILLER循环在柴油机上的应用 13
3.2.2二冲程米勒循环发动机 13
由以上可看出：二冲程米勒循环发动机通过增加了做工次数（由于曲轴转一圈就做一次功）保证了这种发动机的大输出功率较大的米勒度保证了其节能效果。 15
3.3.1HCCI在柴油机的应用 15
3.3.2EGR废弃再循环的应用 15
3.3.4复合燃烧模式 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
16
第四章总结与展望 17
4.1总结 17
4.2未来展望 17
参考文献 18
致谢 19
绪论
1.1选题背景及意义
随着技术的发展，社会的进步以及人们对生活品质要求的提高，我国汽车行业正处于一个高速发展的过程，汽车的销量也在逐年大幅度提升，由图1.1中可以轻易看出，汽车人千人保有量从10年的不到20辆增长到了15年的140辆，而了到18年的今天，这个数字又涨幅了很多。这么看可能感觉不是那么明显，以苏州为例，苏州16年年底有人口1062.57万，而汽车保有量是323万，这是一个相当大的数值了。而汽车的销售速度也在迅速增长，05年不到500万的销售量每年都大幅度上涨，直到16年的的2500万，甚至在17年前五个月，汽车销量已经达到了惊人的1000万，而这只是在汽车销售的淡季，后半年的销售量就更加惊人了。没错，汽车的发明大大提高了人们的生活质量和生活水平，距离不再是限制人们交流沟通的硬伤。而伴随着社会的发展，经技术水平的提高，人们对汽车的要求也越来越高，外观、舒适度、排放、动力等等等等。
图1.1我国01年15年汽车销量，千人汽车保有量线状图
但是汽车不仅给生活带来了便利，同样造成了种种困难：伴随着汽车销量的增多，汽车所消耗的能源——石油也与日俱增，而在现代社会这个能源危机的背景下，汽车和其他运输工具的节能是我们必须且紧迫要解决的问题。然而，汽车的问题只有这些吗？当然不是，现代社会同样是
一个讲究生活品质，追求环境保护的社会，而汽车使用过程中会排放上百种不同化合物，其中的有害物质如：碳烟、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅及硫氧化合物等等。而据统计，一辆轿车一年排出的有害废气是其自身的3倍之多。这也表明汽车新技术的改造刻不容缓。
因此，节能和环保是当前汽车工业最迫切要解决的二大问题。
就目前技术而言，省油就意味着降低汽车的动力性能，但是伴随着社会的发展，经技术水平的提高，人们对汽车的要求也越来越高，外观、舒适度、排放、动力等等等等。单纯的降低油耗，就可能会降低一定的动力性能，而保持动力，就又不能降低污染。所以就现代社会而言，单纯的降低油耗、单纯的性能好或者降低污染已经不能适应现在的社会发展需求。
现在社会所需要的是一种既节能，又环保，且性能又相对优异的一款车。
1.2柴油机的应用
柴油机相比于汽油机热效率更高、经济性更好、动力更强劲、耐久可靠。同时其CO2的排放比同排量的汽油机要低30%35%，所以被应用到很多领域。其中最常见的就是用于大、中型载货汽车上。
在欧美等发达国家中，重型车100%都是使用柴油机的，就如图1.2所示[1]。柴油机在欧洲车辆上的使用时最广泛的，有90%以上的商用车辆使用柴油机作为动力来源，而且已经广泛运用到了轿车上。
图1.2欧美柴油机市场占比
近年来，我国的的汽车业发展迅速，柴油机更是出现了迅猛长足的发展。不仅中型，中重型载重汽车基本都采用柴油机作为动力，而且，越来越多的轻小型车辆采用柴油机作为动力。以一汽大众为例的捷达(Jetta )和宝来（Bora）两款使用柴油机的轿车也已经推向市场；而在国内也已经有广西玉柴、昆明云内动力等数家发动机厂商开发了使用柴油机的轿车。2017年全年，国内以柴油机为动力的汽车销售量为3575201台，同比增长了23.98。由此可见，我国的汽车柴油化总体呈增长趋势。
但是另一方面，柴油机所排放NOx和颗粒物远远高于汽油机。随着环境的污染，人们对环境的保护也越来越重视，柴油机面临着巨大的挑战。因此，控制NOx和碳烟的排放成为了柴油机技术的焦点。
第二章柴油机的现有应用技术
2.1四冲程柴油机
汽车动力的根本是发动机，发动机把燃烧燃料所产生的热能转化为汽车行驶中使用的机械能，所以也可以把发动机称作热力机[2]。而柴油机是通过燃烧柴油来获取机械能的发动机，它是在1892年被德国的一个发明家鲁道夫?狄塞尔发明出来的，后来为了纪念这位伟大的发明家，就以他的姓Diesel来表示柴油机。图2.1.1所示的就是传统柴油机的简图。
图2.1.1传统柴油发动机构造原理
柴油机的工作循环一般分为四个过程：进气→压缩→做功→排气，也就是我们常说的“四冲程”柴油发动机。图2.1.2所表示的就是四冲程柴油机的一个完整的工作流程[3]。
（1）进气：柴油机把空气吸入汽缸内。这时，排气门是关闭状态，而进气门开启，曲轴带动活塞开始移动，此时气缸内容积逐渐增加，缸内气压也随之降低，空气和柴油的混合气通过进气门被吸入汽缸，然后在气缸内形成可燃混合气体。
（2）压缩：进气门和排气门都关闭，此时活塞向上移动，导致缸内容积逐渐变小，而缸内的混合气体的压力和温度不断升高，直至达道最高点，也就是达到所谓压缩点。
（3）做功：在压缩快要结束的时候，油压会被柴油机通过喷油泵提升到10Ｍpa以上，然后被喷油器喷入气缸，在短时间内和高温高压下的空气混合，就形成了可燃的混合气，再进行自燃，使汽缸内的气压和温度都再次急剧上升。所以，柴油机也称为压燃式发动机。
目录
ABSTRACT 1
目录 2
第一章 绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2柴油机的应用 2
第二章柴油机的现有应用技术 4
2.1四冲程柴油机 4
2.2两冲程柴油机 5
2.3柴油机涡轮增压 7
2.4柴油机排放处理技术 8
2.5柴油机新燃烧技术HCCI 9
2.5.1HCCI燃烧原理 9
2.5.2HCCI燃烧的优点 10
2.5.3HCCI燃烧的难点 11
第三章两冲程米勒循环HCCI柴油发动机 11
3.1MILLER循环 12
3.1.1米勒循环的工作原理 12
3.1.2 MILLER循环发动机的优势 12
3.1.3 MILLER循环发动机的不足 12
3.2两冲程米勒循环HCCI柴油发动机 13
3.2.1MILLER循环在柴油机上的应用 13
3.2.2二冲程米勒循环发动机 13
由以上可看出：二冲程米勒循环发动机通过增加了做工次数（由于曲轴转一圈就做一次功）保证了这种发动机的大输出功率较大的米勒度保证了其节能效果。 15
3.3.1HCCI在柴油机的应用 15
3.3.2EGR废弃再循环的应用 15
3.3.4复合燃烧模式 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
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第四章总结与展望 17
4.1总结 17
4.2未来展望 17
参考文献 18
致谢 19
绪论
1.1选题背景及意义
随着技术的发展，社会的进步以及人们对生活品质要求的提高，我国汽车行业正处于一个高速发展的过程，汽车的销量也在逐年大幅度提升，由图1.1中可以轻易看出，汽车人千人保有量从10年的不到20辆增长到了15年的140辆，而了到18年的今天，这个数字又涨幅了很多。这么看可能感觉不是那么明显，以苏州为例，苏州16年年底有人口1062.57万，而汽车保有量是323万，这是一个相当大的数值了。而汽车的销售速度也在迅速增长，05年不到500万的销售量每年都大幅度上涨，直到16年的的2500万，甚至在17年前五个月，汽车销量已经达到了惊人的1000万，而这只是在汽车销售的淡季，后半年的销售量就更加惊人了。没错，汽车的发明大大提高了人们的生活质量和生活水平，距离不再是限制人们交流沟通的硬伤。而伴随着社会的发展，经技术水平的提高，人们对汽车的要求也越来越高，外观、舒适度、排放、动力等等等等。
图1.1我国01年15年汽车销量，千人汽车保有量线状图
但是汽车不仅给生活带来了便利，同样造成了种种困难：伴随着汽车销量的增多，汽车所消耗的能源——石油也与日俱增，而在现代社会这个能源危机的背景下，汽车和其他运输工具的节能是我们必须且紧迫要解决的问题。然而，汽车的问题只有这些吗？当然不是，现代社会同样是
一个讲究生活品质，追求环境保护的社会，而汽车使用过程中会排放上百种不同化合物，其中的有害物质如：碳烟、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅及硫氧化合物等等。而据统计，一辆轿车一年排出的有害废气是其自身的3倍之多。这也表明汽车新技术的改造刻不容缓。
因此，节能和环保是当前汽车工业最迫切要解决的二大问题。
就目前技术而言，省油就意味着降低汽车的动力性能，但是伴随着社会的发展，经技术水平的提高，人们对汽车的要求也越来越高，外观、舒适度、排放、动力等等等等。单纯的降低油耗，就可能会降低一定的动力性能，而保持动力，就又不能降低污染。所以就现代社会而言，单纯的降低油耗、单纯的性能好或者降低污染已经不能适应现在的社会发展需求。
现在社会所需要的是一种既节能，又环保，且性能又相对优异的一款车。
1.2柴油机的应用
柴油机相比于汽油机热效率更高、经济性更好、动力更强劲、耐久可靠。同时其CO2的排放比同排量的汽油机要低30%35%，所以被应用到很多领域。其中最常见的就是用于大、中型载货汽车上。
在欧美等发达国家中，重型车100%都是使用柴油机的，就如图1.2所示[1]。柴油机在欧洲车辆上的使用时最广泛的，有90%以上的商用车辆使用柴油机作为动力来源，而且已经广泛运用到了轿车上。
图1.2欧美柴油机市场占比
近年来，我国的的汽车业发展迅速，柴油机更是出现了迅猛长足的发展。不仅中型，中重型载重汽车基本都采用柴油机作为动力，而且，越来越多的轻小型车辆采用柴油机作为动力。以一汽大众为例的捷达(Jetta )和宝来（Bora）两款使用柴油机的轿车也已经推向市场；而在国内也已经有广西玉柴、昆明云内动力等数家发动机厂商开发了使用柴油机的轿车。2017年全年，国内以柴油机为动力的汽车销售量为3575201台，同比增长了23.98。由此可见，我国的汽车柴油化总体呈增长趋势。
但是另一方面，柴油机所排放NOx和颗粒物远远高于汽油机。随着环境的污染，人们对环境的保护也越来越重视，柴油机面临着巨大的挑战。因此，控制NOx和碳烟的排放成为了柴油机技术的焦点。
第二章柴油机的现有应用技术
2.1四冲程柴油机
汽车动力的根本是发动机，发动机把燃烧燃料所产生的热能转化为汽车行驶中使用的机械能，所以也可以把发动机称作热力机[2]。而柴油机是通过燃烧柴油来获取机械能的发动机，它是在1892年被德国的一个发明家鲁道夫?狄塞尔发明出来的，后来为了纪念这位伟大的发明家，就以他的姓Diesel来表示柴油机。图2.1.1所示的就是传统柴油机的简图。
图2.1.1传统柴油发动机构造原理
柴油机的工作循环一般分为四个过程：进气→压缩→做功→排气，也就是我们常说的“四冲程”柴油发动机。图2.1.2所表示的就是四冲程柴油机的一个完整的工作流程[3]。
（1）进气：柴油机把空气吸入汽缸内。这时，排气门是关闭状态，而进气门开启，曲轴带动活塞开始移动，此时气缸内容积逐渐增加，缸内气压也随之降低，空气和柴油的混合气通过进气门被吸入汽缸，然后在气缸内形成可燃混合气体。
（2）压缩：进气门和排气门都关闭，此时活塞向上移动，导致缸内容积逐渐变小，而缸内的混合气体的压力和温度不断升高，直至达道最高点，也就是达到所谓压缩点。
（3）做功：在压缩快要结束的时候，油压会被柴油机通过喷油泵提升到10Ｍpa以上，然后被喷油器喷入气缸，在短时间内和高温高压下的空气混合，就形成了可燃的混合气，再进行自燃，使汽缸内的气压和温度都再次急剧上升。所以，柴油机也称为压燃式发动机。
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