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在能源及环境问题面前,提高内燃机的热效率降低排放成为了当前的研究热点。本文以实现发动机高热效率低排放为目的,提出新型燃烧方式重整燃料分子RM-HCCI燃烧,为了达到高温无氧燃料重整HCCI燃烧理论的车载化需求,设计搭建了等离子燃料重整试验装置,并将其搭载在压缩比为17的单缸试验发动机台架中,进行RM-HCCI燃烧实验,探索高热效率低排放的优化规律。为实现燃料重整的试验条件需求,本文创新性地设计了等离子燃料重整装置,其结构简单紧凑且热响应速度快。针对装置关键部件等离子电源,从电弧控制方法等方面对电源输出外特性进行研究。本文对燃料重整装置的结构及热管理等多方面展开设计,并针对装置内产生等离子的电极设计了冷却水套,并结合Ansys fluent软件计算对冷却水套的温度场及速度场进行了模拟,得出的结论与实际的基本一致,冷却效果较好。为了验证RM-HCCI燃烧方式在节能减排方面的优势,在1050K的重整温度下对正庚烷燃料进行高温无氧重整并将重整产物导入到试验发动机中组织RM-HCCI燃烧,对比发现,相比于未重整的汽油G-HCCI燃烧方式而言,正庚烷经过重整后的RM-HCCI燃烧方式燃烧始点靠后,有较快的燃烧速率,较低的传热损失,较高的指示热效率;为进一步探索RM-HCCI燃烧方式高热效率低排放的规律,本文研究了发动机边界参数的变化对RM-HCCI的燃烧性能及排放的影响。增大EGR或降低进气温度有相似的效果,燃烧速率减慢,燃烧始点CA10及燃烧相位CA50向后推迟,燃烧持续期会随之延长,指示热效率有不同程度地降低,CO、HC会随之而增加,NOx会随之减少。对RM-HCCI燃烧方式的指示热效率进行寻优,在所列工况点中,RM-HCCI燃烧方式指示热效率最高达到了53.9%,同时大部分工况的热效率都达到了52%以上,并且此时NOx排放都较低,而对应工况的汽油G-HCCI燃烧方式最大只有50.5%的指示热效率。这充分地说明RM-HCCI燃烧高效低排放的优势。