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随着全球石油资源的日益枯竭和环境污染的日益严重,节能减排的呼声也日益高涨。汽油机HCCI燃烧技术同时有着改善燃油经济性和降低NOX排放的潜力,因而受到了内燃机研究领域的广泛关注。然而,目前汽油机HCCI燃烧技术在实际应用上仍然存在一些技术难题,其中着火时刻的有效控制就是关键的一项。而混合气组分调节着火时刻有着响应性快、易操作及可以各缸单独控制的优点。因此,本文从实验和仿真计算两个角度对不同混合气组分如何作用于HCCI着火时刻进行了分析和研究。实验发现残余废气中可能存在能够促进汽油自燃的活性物质。利用自行开发的缸内取样系统对压缩行程中期缸内气体进行组分分析。研究发现残余废气中含有较多种类的醛、酮类化合物,但大部分醛、酮类化合物的浓度都低于1 ppm,只有甲醛和乙醛的浓度较高。FTIR测得乙烯、甲烷和甲醛浓度基本在200ppm以上,丙烯、乙醛和乙炔的浓度为100~200ppm,而醇类、1,3丁二烯和乙烷的浓度都低于100ppm。基于CHEMKIN软件和4组分汽油替代燃料化学反应动力学机理对不同中间产物组分进行了仿真。在混合气中加入200 ppm的不同中间产物组分后,相对于没有添加任何中间产物的算例,其着火时刻的提前量为:乙炔(1.5°CA)、甲醛(1°CA)、乙烯(0.5°CA)、乙烷(0.5°CA)、甲醇(0.5°CA)、乙醇(0.5°CA)、乙醛(0.5°CA)、甲烷(0°CA)、丙烯(0°CA)、一氧化碳(0°CA)、1,3丁二烯(-1°CA)。实验表明燃油重整可以使HCCI燃烧着火时刻提前。中间产物浓度测量结果显示燃油重整使得中间产物浓度总体呈增加趋势,其中增加最多的是甲烷、乙炔、一氧化碳和乙烯,分别增加了195%、126%、103%和82%,醇类增加了35%,但醛类降低了7%。仿真表明,残余废气中的中间产物可以使着火时刻提前2°CA,而采用燃油重整后可以提前2.5°CA。不同空燃比下,NVO喷油比例对汽油机HCCI燃烧的影响基本一致。NVO喷油比例的增加会降低混合气自燃对温度和压力需求,使得着火时刻提前,燃烧持续期缩短,最大缸压和最大压升率增大。